Điều hướng giếng

Khoan định hướng, phương pháp điều khiển giếng dọc theo đường đi đã định, phụ thuộc rất nhiều vào các phép đo chính xác trong hố khoan. Biết chính xác độ nghiêng và góc phương vị của giếng tại bất kỳ điểm nào là điều cần thiết để đánh trúng mục tiêu địa chất, tránh các giếng khác và tạo ra các cấu hình giếng phức tạp như phương ngang.

Khảo sát hố sâu là một quá trình đo gián tiếp, dựa vào cảm biến để phát hiện các trường tự nhiên hoặc đặc tính quán tính. Các phép đo dựa trên ba tài liệu tham khảo cơ bản:

• Trường hấp dẫn của Trái Đất:Được sử dụng để đo độ nghiêng (góc lỗ) và hướng mặt{0}}của dụng cụ ở phía cao. Các cảm biến bao gồm con lắc cơ khí, công tắc phao và các thiết bị hiện đại.gia tốc kế.
• Từ trường của Trái đất:Được sử dụng để đo góc phương vị từ tính (hướng so với hướng Bắc từ tính) và mặt dụng cụ từ tính. Các cảm biến bao gồm la bàn từ tính vàtừ kế(nam châm thông lượng). Yêu cầu quan trọng đối với khảo sát từ tính là sử dụng vòng-máy khoan không từ tính để cách ly cảm biến khỏi nhiễu từ của dây khoan thép.
• Tham chiếu thiên thể hoặc quán tính:Dùng chokhảo sát con quay hồi chuyển, độc lập với từ trường. Các dụng cụ này phải được căn chỉnh theo hướng Bắc thực trên bề mặt trước khi chạy vào lỗ.

Các thiết bị khảo sát phải chịu được môi trường hạ cấp khắc nghiệt, bao gồm áp suất cao (yêu cầu vỏ áp suất mạnh), nhiệt độ tăng cao (phân loại cho-các hoạt động ở nhiệt độ cao lên đến 182 độ trở lên) cũng như sốc và rung cơ học đáng kể trong quá trình khoan hoặc hoạt động vấp ngã.

Các công cụ khảo sát được phân loại rộng rãi dựa trên phương pháp ghi và truyền dữ liệu của chúng:

• Máy ảnh chụp một và nhiều{0}}từ tính:Những công cụ cũ hơn này sử dụng la bàn và con lắc để ghi lại hình ảnh hướng của chúng trên phim vào một thời điểm định sẵn. Chúng đơn giản nhưng có giới hạn và phần lớn đã bị loại bỏ.
• Máy ghi âm một lần và nhiều lần{0}}điện tử:Sự thay thế hiện đại cho máy ảnh phim. Họ sử dụng gia tốc kế và từ kế để đo hướng và lưu trữ dữ liệu vào bộ nhớ trong. Dữ liệu được tải xuống và xử lý sau khi công cụ được lấy ra trên bề mặt. Chúng cung cấp độ chính xác cao hơn và được sử dụng cho các cuộc khảo sát theo kế hoạch.
• Công cụ lái (Có dây):Những công cụ này truyền dữ liệu theo thời gian thực-lên bề mặt thông qua một đường dây (cáp{1}}dây dẫn đơn chạy bên trong ống khoan. Chúng cung cấp các bản cập nhật liên tục về bề mặt dụng cụ, độ nghiêng và góc phương vị, những điều cần thiết để định hướng động cơ hạ cấp và điều khiển giếng.
• Dụng cụ đo trong khi khoan (MWD) (Không dây):Đây là những hệ thống tiên tiến nhất và được sử dụng rộng rãi để khoan định hướng. Cảm biến ở lỗ sâu truyền dữ liệu lên bề mặt theo thời gian thực-mà không cần dây, thường sử dụngđo từ xa xung bùn(xung áp suất dương hoặc âm trong dung dịch khoan). Điều này cho phép điều khiển và khảo sát mà không làm gián đoạn hoạt động khoan.
• Công cụ khảo sát con quay hồi chuyển:Những thiết bị này sử dụng con quay hồi chuyển để xác định hướng, khiến chúng không bị ảnh hưởng bởi nhiễu từ. Chúng rất cần thiết cho việc khảo sát trong các lỗ có vỏ, trong các cụm giếng nơi nhiễu từ từ các vỏ liền kề cao hoặc để định hướng các rãnh phụ từ vỏ hiện có.

Bài viết cung cấp thông tin chi tiết về một số loại công cụ phổ biến, có thể tóm tắt như sau.

1. Multi{1}}Điện tử (ví dụ: ESS - Hệ thống khảo sát điện tử)

ESS là một thiết bị ghi độc lập, có độ chính xác cao-.

• Nguyên tắc:Sử dụng gia tốc kế và từ kế ba trục để cảm nhận trọng lực và từ trường. Nó chạy bằng pin và lưu trữ dữ liệu khảo sát trong bộ nhớ trong.
• Chức năng:Chạy trong vòng-máy khoan không từ tính, nó đo độ nghiêng, góc phương vị và mặt dụng cụ theo các khoảng thời gian được lập trình. Sau khi truy xuất, dữ liệu được tải xuống và xử lý thông qua máy tính bề mặt.
• Thuận lợi:Độ chính xác cao, phù hợp cho các cuộc khảo sát quan trọng, bao gồm cả các khảo sát có góc{0}}cao và giếng ngang. Bao gồm các tính năng phần mềm để phân tích từ trường và kiểm soát chất lượng.

2. Công cụ điều khiển đường dây hữu tuyến (ví dụ: SST - Công cụ khảo sát chỉ đạo)

SST cung cấp-dữ liệu theo thời gian thực trong quá trình khoan, cho phép đưa ra các quyết định chỉ đạo ngay lập tức.

• Nguyên tắc:Sử dụng cảm biến downhole (gia tốc kế/từ kế) trong thùng áp suất. Nguồn và dữ liệu được truyền qua một đường dây dẫn-dây dẫn duy nhất chạy bên trong ống khoan và được kết nối qua một cổng phụ-bên cạnh.
• Chức năng:Liên tục truyền mặt dụng cụ, độ nghiêng và góc phương vị lên bề mặt. Dữ liệu được hiển thị trên máy tính bề mặt và kết quả của máy khoan, cho phép máy khoan định hướng định hướng động cơ vỏ uốn cong một cách chính xác.
• Thuận lợi:Dữ liệu-thời gian thực, độ chính xác cao và khả năng giám sát tình trạng hạ cấp ngay lập tức. Nó là công cụ đắc lực cho việc khoan định hướng trước khi MWD được áp dụng rộng rãi.

3. Hệ thống MWD không dây (ví dụ: DWD - Định hướng khi khoan)

DWD đại diện cho tiêu chuẩn công nghiệp cho việc khoan định hướng hiện đại, đặc biệt là ở các giếng phức tạp.

Nguyên tắc:Cảm biến downhole (đầu dò MEP) đo hướng. Dữ liệu này được mã hóa và gửi đến cụm máy phát xung, tạo ra các xung áp suất trong dung dịch khoan tuần hoàn bên trong ống khoan.

• Phương thức truyền tải:

1. Xung tích cực:Một van hạn chế dòng chảy của bùn trong giây lát, tạo ra áp suất dương tăng vọt được phát hiện trên bề mặt.
2. Xung âm:Một van tạm thời đẩy một lượng nhỏ bùn từ bên trong ống khoan vào hình khuyên, tạo ra sự sụt giảm áp suất âm.
3. Sóng liên tục:Một van quay tạo ra một chuỗi sóng áp suất liên tục; sự dịch pha trong sóng biểu thị dữ liệu được mã hóa.

• Thành phần hệ thống:

1. Xuống hố:Đầu dò MEP (cảm biến), cụm máy phát xung, máy phát điện tua-bin (được cấp nguồn bằng dòng bùn) và vòng-máy khoan không từ tính.
2. Bề mặt:Bộ chuyển đổi áp suất (gắn trên ống đứng), máy tính bề mặt (MPSR) để giải mã và xử lý tín hiệu, đầu ra của máy khoan (DDU) và máy in.
3. Thuận lợi:Không cần đường dây, tiết kiệm đáng kể thời gian lắp đặt. Cung cấp dữ liệu-thời gian thực cho việc định vị địa lý và có độ tin cậy cao ở các giếng có góc-cao và nằm ngang. Độ chính xác cao và-được xác định rõ ràng về độ nghiêng, góc phương vị và bề mặt dụng cụ.

Việc lựa chọn công cụ khảo sát định hướng phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể, môi trường giếng và yêu cầu dữ liệu.

• Vìbài khảo sát việc làm-cơ bảntrong các giếng đơn không có nhiễu từ,máy ghi nhiều lần-điện tửcung cấp độ chính xác cao với chi phí tương đối thấp hơn.
• Vìchỉ đạo thời gian thực-trong quá trình khoan, đặc biệt là ở các giếng phức tạp hoặc từ các giàn khoan ngoài khơi,hệ thống MWDlà lựa chọn chính, cân bằng hiệu quả, mật độ dữ liệu và độ tin cậy.
• Khi hoạt động ởmôi trường từ tính(lỗ vỏ, đóng khoảng cách giếng),công cụ con quay hồi chuyểnlà không thể thiếu để có được dữ liệu góc phương vị chính xác.
• Trong khi các công nghệ cũ hơn như máy ảnh phim và công cụ lái có dây phần lớn đã được thay thế, chúng đã đặt nền móng cho các hệ thống đo từ xa và điện tử tinh vi giúp cho việc khoan định hướng chính xác hiện đại trở nên khả thi.

Để biết thêm thông tin chi tiết, vui lòng liên hệ với nhóm Vigor để biết thêm thông tin chi tiết về sản phẩm.