Tổng quan về đo lường trong khi khoan (MWD)
Các phương pháp đo từ xa gặp khó khăn trong việc xử lý khối lượng lớn dữ liệu lỗ khoan, do đó, định nghĩa về MWD đã được mở rộng để bao gồm dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ công cụ và được phục hồi khi công cụ được đưa trở lại bề mặt. Tất cả các hệ thống MWD thường có ba thành phần phụ chính:
- Hệ thống điện
- Hệ thống đo từ xa
- Cảm biến định hướng
Hệ thống điện
Hệ thống điện trong MWD nhìn chung có thể được phân thành một trong hai loại: pin hoặc tuabin. Cả hai loại hệ thống điện đều có những ưu điểm và nhược điểm cố hữu. Trong nhiều hệ thống MWD, sự kết hợp của hai loại hệ thống điện này được sử dụng để cung cấp năng lượng cho công cụ MWD để nguồn điện sẽ không bị gián đoạn trong điều kiện dòng chất lỏng khoan-không liên tục. Pin có thể cung cấp năng lượng này độc lập với-sự lưu thông của chất lỏng khoan và chúng cần thiết nếu việc ghi nhật ký xảy ra trong quá trình di chuyển vào hoặc ra khỏi lỗ.
Hệ thống pin
Pin lithium-thionyl clorua thường được sử dụng trong hệ thống MWD vì sự kết hợp tuyệt vời giữa mật độ năng lượng-cao và hiệu suất vượt trội ở nhiệt độ sử dụng MWD. Chúng cung cấp nguồn điện áp ổn định cho đến khi gần hết tuổi thọ sử dụng và không yêu cầu các thiết bị điện tử phức tạp để điều hòa nguồn cung cấp. Tuy nhiên, những loại pin này có năng lượng đầu ra tức thời hạn chế và chúng có thể không phù hợp với các ứng dụng yêu cầu dòng điện tiêu hao cao. Mặc dù những loại pin này an toàn ở nhiệt độ thấp hơn nhưng nếu được làm nóng trên 180 độ, chúng có thể trải qua phản ứng dữ dội, tăng tốc và phát nổ với lực đáng kể. Do đó, có những hạn chế trong việc vận chuyển pin lithium-thionyl clorua trên máy bay chở khách. Mặc dù những loại pin này rất hiệu quả trong suốt thời gian sử dụng nhưng chúng không thể sạc lại được và việc thải bỏ chúng phải tuân theo các quy định nghiêm ngặt về môi trường.
Hệ thống tuabin
Nguồn sản xuất điện dồi dào thứ hai, năng lượng tuabin, sử dụng dòng chất lỏng khoan của giàn khoan. Lực quay được rôto tuabin truyền đến máy phát điện thông qua một trục chung, tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha (AC) có tần số thay đổi. Mạch điện tử chỉnh lưu AC thành dòng điện một chiều (DC) có thể sử dụng được. Rôto tuabin cho thiết bị này phải chấp nhận nhiều tốc độ dòng chảy khác nhau để phù hợp với mọi điều kiện bơm bùn-có thể. Tương tự, rôto phải có khả năng chịu đựng được lượng lớn mảnh vụn và-vật liệu tuần hoàn (LCM) bị mất đi trong dung dịch khoan.
Hệ thống đo từ xa
Đo từ xa xung-bùn là phương pháp tiêu chuẩn trong các hệ thống MWD thương mại và ghi nhật ký trong khi khoan (LWD). Hệ thống âm thanh truyền lên ống khoan chịu sự suy giảm khoảng 150 dB trên 1000 m trong dung dịch khoan.[1]Một số nỗ lực đã được thực hiện để chế tạo ống khoan đặc biệt với dây cứng tích hợp. Mặc dù nó cung cấp tốc độ dữ liệu đặc biệt cao, phương pháp đo từ xa tích hợp dây cứng yêu cầu:
- Ống khoan đặc biệt đắt tiền
- Xử lý đặc biệt
- Hàng trăm kết nối điện phải duy trì độ tin cậy trong điều kiện khắc nghiệt
Sự bùng nổ của các phép đo độ sâu đã kích thích công việc mới trong lĩnh vực này,[2]và tốc độ dữ liệu vượt quá 2.000.000 bit/giây đã được chứng minh.
Truyền điện từ tần số thấp-được sử dụng hạn chế trong thương mại trong hệ thống MWD và LWD. Nó đôi khi được sử dụng khi không khí hoặc bọt được sử dụng làm dung dịch khoan. Độ sâu mà từ đó phép đo điện từ có thể được truyền đi bị giới hạn bởi độ dẫn điện và độ dày của các thành tạo phía trên. Bộ lặp hoặc bộ tăng cường tín hiệu được đặt trong dây khoan mở rộng độ sâu mà từ đó hệ thống điện từ có thể truyền tải một cách đáng tin cậy.
Hiện có ba hệ thống đo từ xa xung-bùn: hệ thống xung-dương, xung{2}}âm và hệ thống sóng-liên tục. Các hệ thống này được đặt tên theo cách truyền xung của chúng trong thể tích bùn. Hệ thống xung-âm tạo ra xung áp suất thấp hơn xung áp suất của thể tích bùn bằng cách xả một lượng nhỏ bùn chuỗi khoan áp suất cao-từ ống khoan đến vòng xuyến. Hệ thống xung-dương tạo ra sự hạn chế dòng chảy tạm thời (áp suất cao hơn thể tích bùn{10}}khoan) trong ống khoan. Các hệ thống sóng{12}}liên tục tạo ra tần số sóng mang được truyền qua bùn và mã hóa dữ liệu bằng cách sử dụng độ lệch pha của sóng mang. Nhiều hệ thống mã hóa dữ liệu khác nhau được sử dụng. Hệ thống này thường được thiết kế để tối ưu hóa tuổi thọ và độ tin cậy của bộ tạo xung vì nó phải tồn tại khi tiếp xúc trực tiếp với dòng bùn có áp suất cao, bị mài mòn.
Việc phát hiện tín hiệu-từ xa được thực hiện bởi một hoặc nhiều bộ chuyển đổi nằm trên ống đứng của giàn khoan. Dữ liệu được trích xuất từ các tín hiệu bằng thiết bị máy tính bề mặt được đặt trong bộ phận trượt hoặc trên sàn khoan. Việc giải mã dữ liệu thành công phụ thuộc nhiều vào tỷ lệ tín hiệu-trên-nhiễu.
Có mối tương quan chặt chẽ giữa kích thước tín hiệu và tốc độ dữ liệu đo từ xa; tốc độ dữ liệu càng cao thì kích thước xung càng nhỏ. Hầu hết các hệ thống hiện đại đều có khả năng lập trình lại các tham số đo từ xa của công cụ và làm chậm tốc độ truyền-dữ liệu mà không bị trượt ra khỏi lỗ; tuy nhiên, việc làm chậm tốc độ dữ liệu sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến mật độ dữ liệu nhật ký.
Nhiễu tín hiệu
Nguồn nhiễu tín hiệu đáng chú ý nhất là máy bơm bùn, thường tạo ra nhiễu tần số-tương đối cao. Sự can thiệp giữa các tần số bơm dẫn đến sóng hài, nhưng những tiếng ồn nền này có thể được lọc bằng kỹ thuật analog. Cảm biến-tốc độ bơm có thể là một phương pháp rất hiệu quả để xác định và loại bỏ nhiễu của bơm khỏi tín hiệu đo từ xa thô. Tiếng ồn có tần số-thấp hơn trong khối bùn thường do động cơ khoan tạo ra. Độ sâu giếng và loại bùn cũng ảnh hưởng đến-biên độ và chiều rộng tín hiệu nhận được. Nhìn chung, bùn-dầu (OBM) và bùn giả{10}}dầu{11}}có khả năng nén tốt hơn bùn{12}}nước; do đó, chúng gây ra tổn thất tín hiệu lớn nhất. Tuy nhiên, tín hiệu đã được thu lại mà không gặp vấn đề gì đáng kể từ độ sâu gần 9144 m (30.000 ft) trong chất lỏng có thể nén được.
Cảm biến định hướng
Công nghệ cảm biến-định hướng là một mảng gồm ba từ kế cổng thông lượng trực giao và ba gia tốc kế. Mặc dù trong trường hợp bình thường, các cảm biến định hướng tiêu chuẩn cung cấp các khảo sát có thể chấp nhận được, nhưng bất kỳ ứng dụng nào tồn tại sự không chắc chắn về vị trí đáy hố đều có thể gây rắc rối. Xu hướng khoan giếng dài hơn và phức tạp hơn gần đây tập trung sự chú ý vào nhu cầu về mô hình sai số tiêu chuẩn.
Công việc do Ban chỉ đạo ngành về độ chính xác giếng khoan (ISCWA) thực hiện nhằm mục đích cung cấp một phương pháp tiêu chuẩn để định lượng độ không đảm bảo về vị trí với mức độ tin cậy liên quan. Các nguồn lỗi chính được phân loại:
- Lỗi cảm biến
- Nhiễu từ từ BHA
- Công cụ sai lệch
- Độ không đảm bảo của từ trường-
Cùng với độ không đảm bảo đo về độ sâu đo được, độ không đảm bảo đo của khảo sát đáy hố là một trong những nguyên nhân gây ra sai số ở độ sâu tuyệt đối. Lưu ý rằng tất cả các phương pháp điều chỉnh góc phương vị theo thời gian thực-yêu cầu dữ liệu thô phải được truyền lên bề mặt, điều này sẽ tạo ra tải cho kênh đo từ xa.
Sự phát triển của con quay hồi chuyển (con quay hồi chuyển)-MWD điều hướng mang lại những lợi ích đáng kể so với các cảm biến điều hướng hiện có. Ngoài độ chính xác cao hơn, con quay hồi chuyển không dễ bị nhiễu từ từ trường. Công nghệ con quay hiện tại tập trung vào việc kết hợp độ bền cơ học, giảm thiểu đường kính ngoài và khắc phục độ nhạy nhiệt độ. Ứng dụng chính của công nghệ này là tiết kiệm thời gian của giàn khoan được sử dụng bởi con quay hồi chuyển có dây khi thực hiện khởi động từ các khu vực bị ảnh hưởng bởi nhiễu từ.
Môi trường vận hành công cụ và độ tin cậy của công cụ
Hệ thống MWD được sử dụng trong môi trường hoạt động khắc nghiệt nhất. Những điều kiện hiển nhiên như áp suất và nhiệt độ cao đều quá quen thuộc với các kỹ sư và nhà thiết kế. Ngành công nghiệp hữu tuyến có lịch sử lâu dài trong việc khắc phục thành công những điều kiện này.
Nhiệt độ
Hầu hết các công cụ MWD có thể hoạt động liên tục ở nhiệt độ lên tới 150 độ, với một số cảm biến có xếp hạng lên tới 175 độ. Nhiệt độ dụng cụ-MWD có thể thấp hơn 20 độ so với nhiệt độ hình thành được đo bằng nhật ký đường dây, do hiệu ứng làm mát của sự tuần hoàn bùn, do đó, nhiệt độ cao nhất mà các công cụ MWD gặp phải là nhiệt độ được đo khi chạy vào một lỗ mà trong đó-khối lượng dung dịch khoan không được tuần hoàn trong một thời gian dài. Trong những trường hợp như vậy, nên ngắt tuần hoàn định kỳ khi chạy trong hố. Việc sử dụng bình Dewar để bảo vệ cảm biến và thiết bị điện tử khỏi nhiệt độ cao là điều phổ biến trong đường dây có dây, nơi thời gian tiếp xúc với lỗ hạ nhiệt thường ngắn, nhưng việc sử dụng bình để bảo vệ nhiệt độ là không thực tế ở MWD vì phải chịu đựng thời gian tiếp xúc lâu ở nhiệt độ cao.
Áp lực
Áp suất lỗ khoan ít gây ra vấn đề hơn nhiệt độ đối với hệ thống MWD. Hầu hết các công cụ được thiết kế để chịu được áp suất lên tới 20.000 psi, với các công cụ chuyên dụng được đánh giá là 25.000 psi. Sự kết hợp giữa áp suất thủy tĩnh và áp suất ngược của hệ thống hiếm khi đạt đến giới hạn này.
Cú sốc và rung động
Chấn động và rung động ở hố sâu đặt ra các hệ thống MWD với những thách thức nghiêm trọng nhất. Trái ngược với mong đợi, các thử nghiệm ban đầu sử dụng hệ thống lỗ hạ cấp được trang bị thiết bị cho thấy độ lớn của các chấn động ngang (bên{1}}sang{2}} bên này lớn hơn đáng kể so với các chấn động dọc trục trong quá trình khoan thông thường. Các công cụ Modem MWD thường được thiết kế để chịu được những cú sốc khoảng 500 G trong 0,5 ms trong vòng đời 100.000 chu kỳ. Sốc xoắn, được tạo ra bởi gia tốc xoắn dính/trượt, cũng có thể đáng kể. Nếu bị dính/trượt nhiều lần, dụng cụ có thể bị hỏng.
Thống kê độ tin cậy của công cụ
Công việc ban đầu được thực hiện nhằm chuẩn hóa việc đo lường và báo cáo số liệu thống kê về độ tin cậy của công cụ MWD{0}}, tập trung vào việc xác định lỗi và chia tổng số giờ lưu hành thành công cho tổng số lỗi. Công việc này dẫn đến một con số-thời gian-trung bình giữa-lỗi (MTBF). Nếu dữ liệu được tích lũy trong một khoảng thời gian có ý nghĩa thống kê (thường là 2.000 giờ), có thể rút ra các xu hướng phân tích-thất bại có ý nghĩa. Tuy nhiên, khi các công cụ hạ cấp trở nên phức tạp hơn, Hiệp hội các nhà thầu khoan quốc tế (IADC) đã công bố các khuyến nghị về việc thu thập và tính toán số liệu thống kê MTBF.
Là nhà sản xuất thiết bị khảo sát con quay hồi chuyển hàng đầu thế giới, China Vigor hoàn toàn nhận thức được vai trò quan trọng của độ chính xác và độ tin cậy trong hoạt động khoan giếng. Kể từ năm 2015, chúng tôi đã dành sự đầu tư liên tục cho việc nghiên cứu và nâng cao hệ thống máy đo độ nghiêng con quay hồi chuyển của mình. Ngày nay, các công cụ của Vigor đang hoạt động thành công trên các mỏ dầu ở Trung Á, Châu Âu và Châu Phi-cung cấp dữ liệu có độ chính xác-cao giúp khách hàng giảm đáng kể thời gian phi-làm việc hiệu quả.
Một ví dụ nổi bật là Máy đo độ nghiêng con quay hồi chuyển dòng Vigor Pro{0}}Guide, kết hợp thuật toán bù dữ liệu-hàng đầu trong ngành để giảm thiểu các giá trị sai lệch, đảm bảo kết quả khảo sát luôn chính xác. Ngoài hiệu suất, Dòng-Guide Pro còn được thiết kế để mang lại sự chắc chắn và dễ bảo trì. Cấu trúc chắc chắn của nó làm giảm tổng chi phí sở hữu bằng cách giảm rủi ro vận chuyển và bảo trì, một lý do chính khiến nó nhận được sự chấp thuận mạnh mẽ của khách hàng.
Nhóm kỹ thuật của chúng tôi thường xuyên cung cấp-hỗ trợ ghi nhật ký tại chỗ và đã nhận được phản hồi tích cực nhất quán. Chúng tôi cũng vui mừng chia sẻ rằng China Vigor đã hoàn thành thành công quá trình thử nghiệm thực địa các hệ thống Ghi nhật ký trong khi khoan (LWD), Con quay hồi chuyển trong khi khoan (GWD) và Đo lường trong khi khoan (MWD), và hiện đang tiến hành giới thiệu ra thị trường.
Để khám phá cách Chuỗi hướng dẫn Vigor Pro-và các công nghệ khoan sắp tới của chúng tôi có thể nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong hoạt động của bạn, vui lòng liên hệ với nhóm kỹ thuật chuyên môn của chúng tôi. Chúng tôi mong muốn được hỗ trợ bạn với các giải pháp chuyên môn và dịch vụ chuyên nghiệp.
