Mesurament durant la perforació (MWD)

Mesurament durant la perforació (MWD) Visió general

Els mètodes de telemetria tenien dificultats per fer front als grans volums de dades de fons, de manera que la definició de MWD es va ampliar per incloure dades que s'emmagatzemaven a la memòria de l'eina i es recuperaven quan l'eina es tornava a la superfície. Tots els sistemes MWD solen tenir tres subcomponents principals:

• Sistema de potència
• Sistema de telemetria
• Sensor direccional

Sistemes de potència

Els sistemes de potència en MWD generalment es poden classificar en dos tipus: bateria o turbina. Tots dos tipus de sistemes d'alimentació tenen avantatges i responsabilitats inherents. En molts sistemes MWD, s'utilitza una combinació d'aquests dos tipus de sistemes d'alimentació per proporcionar energia a l'eina MWD, de manera que l'alimentació no s'interrompi durant les condicions de flux de fluids de perforació intermitent-. Les bateries poden proporcionar aquesta potència independentment de la circulació del fluid de perforació-, i són necessàries si es produeix un registre durant l'entrada o la sortida del forat.

Sistemes de bateries

Les bateries de clorur de tionil-liti s'utilitzen habitualment en sistemes MWD a causa de la seva excel·lent combinació d'alta-densitat energètica i rendiment superior a temperatures de servei MWD. Proporcionen una font de tensió estable fins al final de la seva vida útil i no requereixen electrònica complexa per condicionar el subministrament. Aquestes bateries, però, tenen una sortida d'energia instantània limitada i poden ser inadequades per a aplicacions que requereixen un drenatge de corrent elevat. Tot i que aquestes bateries són segures a temperatures més baixes, si s'escalfen per sobre dels 180 graus, poden experimentar una reacció violenta i accelerada i explotar amb força important. Com a resultat, hi ha restriccions sobre l'enviament de bateries de clorur de tionil-liti a les aeronaus de passatgers. Tot i que aquestes bateries són molt eficients durant la seva vida útil, no són recarregables i la seva eliminació està subjecta a estrictes normatives mediambientals.

Sistemes de turbines

La segona font de generació d'energia abundant, l'energia de la turbina, utilitza el flux de fluids de perforació-de la plataforma. La força de rotació es transmet per un rotor de turbina a un alternador a través d'un eix comú, generant un corrent altern (CA) trifàsic de freqüència variable. Els circuits electrònics rectifiquen la CA en corrent continu utilitzable (CC). Els rotors de les turbines d'aquest equip han d'acceptar una àmplia gamma de cabals per adaptar-se a totes les condicions de bombeig-de fang possibles. De la mateixa manera, els rotors han de ser capaços de tolerar residus considerables i material de circulació-perdut (LCM) arrossegat al fluid de perforació.

Sistemes de telemetria

La telemetria de pols-fang és el mètode estàndard en sistemes comercials de MWD i registre durant la perforació (LWD). Els sistemes acústics que transmeten per la canonada de perforació pateixen una atenuació d'aproximadament 150 dB per cada 1000 m en el fluid de perforació.^[1]S'han fet diversos intents per construir tubs de perforació especials amb un cable integral. Tot i que ofereix velocitats de dades excepcionalment altes, el mètode de telemetria integral per cable requereix:

• Tub de perforació especial car
• Manipulació especial
• Centenars de connexions elèctriques que han de seguir sent fiables en condicions dures

L'explosió de mesures de fons de pou ha estimulat nous treballs en aquesta àrea,^[2]i s'han demostrat velocitats de dades superiors a 2.000.000 de bits/segon.

La transmissió electromagnètica de baixa-freqüència té un ús comercial limitat als sistemes MWD i LWD. De vegades s'utilitza quan s'utilitza aire o escuma com a fluid de perforació. La profunditat des de la qual es pot transmetre la telemetria electromagnètica està limitada per la conductivitat i el gruix de les formacions subjacents. Els repetidors o amplificadors de senyal situats a la corda de perforació amplien la profunditat des de la qual els sistemes electromagnètics poden transmetre de manera fiable.

Hi ha tres sistemes de telemetria de polsos de fang-disponibles: sistemes de pols-positius, de pols-negatius i d'ones-contínues. Aquests sistemes reben el nom de les maneres en què els seus polsos es propaguen al volum de fang. Els sistemes de polsos-negatius creen un pols de pressió inferior al del volum de fang ventilant una petita quantitat de fang de corda de-alta pressió des de la canonada de perforació fins a l'anell. Els sistemes de polsos-positius creen una restricció momentània del flux (pressió més alta que el volum de fang-de perforació) a la canonada de perforació. Els sistemes d'ones-contínues creen una freqüència portadora que es transmet a través del fang i codifiquen dades mitjançant els canvis de fase de la portadora. S'utilitzen molts sistemes-de codificació de dades diferents, que sovint estan dissenyats per optimitzar la vida útil i la fiabilitat de l'impulsor, perquè ha de sobreviure al contacte directe amb el flux de fang abrasiu i d'alta pressió-.

La detecció del senyal de telemetria-la realitza un o més transductors situats a la canonada vertical de la plataforma. Les dades s'extreuen dels senyals mitjançant equips informàtics de superfície allotjats en una unitat de patinatge o al sòl de perforació. La descodificació de dades correcta depèn molt de la relació senyal-a-soroll.

Existeix una estreta correlació entre la mida del senyal i la velocitat de dades de telemetria; com més gran sigui la velocitat de dades, més petita serà la mida del pols. La majoria dels sistemes moderns tenen la capacitat de reprogramar els paràmetres de telemetria de l'eina i alentir la velocitat de transmissió-de dades sense sortir del forat; tanmateix, reduir la velocitat de dades afecta negativament la densitat de dades de registre-.

Soroll del senyal

Les fonts més notables de soroll del senyal són les bombes de fang, que sovint generen un soroll de freqüència relativament alta-. La interferència entre les freqüències de la bomba condueix a harmònics, però aquests sorolls de fons es poden filtrar amb tècniques analògiques. Els sensors de velocitat de la bomba-poden ser un mètode molt eficaç per identificar i eliminar el soroll de la bomba del senyal de telemetria en brut. Sovint, els motors de perforació generen sorolls de menor freqüència-en el volum de fang. La profunditat del pou i el tipus de fang també afecten l'amplitud i l'amplada-del senyal rebut. En general, els fangs basats en petroli (OBM) i els fangs basats en pseudo{10}oli{11}són més compressibles que els fangs basats en aigua; per tant, produeixen les pèrdues de senyal més grans. No obstant això, els senyals s'han recuperat sense problemes significatius des de profunditats de gairebé 9144 m (30.000 peus) en fluids compressibles.

Sensors direccionals

L'última tecnologia de-sensors direccionals és una sèrie de tres magnetòmetres de porta de flux ortogonals i tres acceleròmetres. Encara que en circumstàncies normals, els sensors direccionals estàndard proporcionen estudis acceptables, qualsevol aplicació en la qual existeixi incertesa en la ubicació del fons del forat pot ser problemàtica. Les tendències recents per perforar pous més llargs i complexos van centrar l'atenció en la necessitat d'un model d'error estàndard.

El treball realitzat pel Comitè de direcció de la indústria sobre la precisió del poç (ISCWA) tenia com a objectiu proporcionar un mètode estàndard per quantificar les incerteses posicionals amb els nivells de confiança associats. Les principals fonts d'error es van classificar:

• Errors del sensor
• Interferència magnètica del BHA
• Desalineació de l'eina
• Incertesa del-camp magnètic

Juntament amb les incerteses en la profunditat mesurada, les incerteses de l'enquesta de fons són un dels factors que contribueixen als errors en la profunditat absoluta. Tingueu en compte que tots els mètodes de correcció d'azimut-en temps real requereixen que les dades en brut es transmetin a la superfície, la qual cosa imposa càrrega al canal de telemetria.

El desenvolupament del giroscopi (giroscopi)-MWD navegat ofereix avantatges importants respecte als sensors de navegació existents. A més d'una major precisió, els giroscopis no són susceptibles a les interferències dels camps magnètics. La tecnologia actual del giroscopi se centra en incorporar robustesa mecànica, minimitzar el diàmetre extern i superar la sensibilitat a la temperatura. La principal aplicació de la tecnologia consisteix a estalviar el temps d'equipament que utilitzen els giroscopis amb cable quan realitzen llançaments des de zones afectades per interferències magnètiques.

Entorn de funcionament de l'eina i fiabilitat de l'eina

Els sistemes MWD s'utilitzen en els entorns operatius més durs. Les condicions òbvies, com ara alta pressió i temperatura, són massa familiars per als enginyers i dissenyadors. La indústria del cable té una llarga història per superar amb èxit aquestes condicions.

Temperatura

La majoria de les eines MWD poden funcionar contínuament a temperatures de fins a 150 graus, amb alguns sensors disponibles amb classificacions de fins a 175 graus. Les temperatures de l'eina MWD-poden ser 20 graus inferiors a les temperatures de formació mesurades per registres de cable, a causa de l'efecte de refredament de la circulació del fang, de manera que les temperatures més altes que troben les eines MWD són les que es mesuren mentre s'enfonsen en un forat en què el volum del fluid de perforació- no ha circulat durant un període prolongat. En aquests casos, s'aconsella trencar la circulació periòdicament mentre s'executa pel forat. L'ús d'un matràs Dewar per protegir els sensors i l'electrònica de les altes temperatures és habitual a la línia de cable, on els temps d'exposició al fons del forat solen ser curts, però l'ús de matràs per a la protecció de la temperatura no és pràctic en MWD a causa dels llargs temps d'exposició a altes temperatures que s'han de suportar.

Pressió

La pressió de fons és menys un problema que la temperatura per als sistemes MWD. La majoria de les eines estan dissenyades per suportar fins a 20.000 psi, amb eines especialitzades amb una classificació de 25.000 psi. La combinació de pressió hidrostàtica i contrapressió del sistema rarament s'acosta a aquest límit.

Xoc i vibració de fons

El xoc i la vibració de fons de forat presenten els sistemes MWD amb els seus reptes més greus. Contràriament al que s'esperava, les primeres proves utilitzant sistemes instrumentats de fons de forat van demostrar que les magnituds dels xocs laterals (-a-canal) són molt més grans que els xocs axials durant la perforació normal. Les eines de mòdem MWD generalment estan dissenyades per suportar cops d'aproximadament 500 G durant 0,5 ms durant una vida útil de 100.000 cicles. El xoc torsional, produït per acceleracions de torsió enganxades/lliscants, també pot ser significatiu. Si es sotmeten a enganxaments/lliscants repetits, es pot esperar que les eines fallin.

Estadístiques de fiabilitat de l'eina

Els primers treballs realitzats per estandarditzar el mesurament i l'informe de les estadístiques de fiabilitat de l'eina MWD-es van centrar a definir un error i dividir el nombre total d'hores de circulació reeixides pel nombre total d'errors. Aquest treball ha donat com a resultat un-temps-entre-número de fallades (MTBF). Si les dades s'acumulessin durant un període estadísticament significatiu (normalment 2.000 hores), es podrien derivar tendències significatives d'anàlisi d'errors-. Tanmateix, a mesura que les eines de fons es van fer més complexes, l'Associació Internacional de Contractistes de Perforació (IADC) va publicar recomanacions sobre l'adquisició i el càlcul d'estadístiques MTBF.

Com a fabricant líder mundial d'instruments de topografia de giroscopi, China Vigor reconeix plenament el paper crític de la precisió i la fiabilitat en les operacions de fons de forat. Des del 2015, hem dedicat una inversió contínua a la investigació i millora dels nostres sistemes d'inclinòmetre giroscópico. Avui, les eines de Vigor funcionen amb èxit als jaciments petroliers d'Àsia Central, Europa i Àfrica-ofereixen dades d'alta-precisió que ajuden els clients a reduir significativament el temps no-productiu.

Un exemple destacat és el Vigor Pro-Guide Series Gyro Inclinometer, que incorpora un-algoritme de compensació de dades líder en el sector per minimitzar els valors de deriva, garantint resultats d'enquesta constantment precisos. Més enllà del rendiment, la sèrie Pro-Guide està dissenyada per a la robustesa i la facilitat de manteniment. La seva construcció robusta redueix el cost total de propietat reduint els riscos de transport i manteniment, una raó clau per la qual s'ha guanyat l'aprovació dels clients tan forta.

El nostre equip tècnic ofereix regularment-assistència per al registre del lloc i ha obtingut comentaris positius constants. També estem encantats de compartir que China Vigor ha completat amb èxit les proves de camp dels sistemes Logging While Drilling (LWD), Gyro While Drilling (GWD) i Measurement While Drilling (MWD), amb la introducció al mercat ara en curs.

Per descobrir com la sèrie de guies Vigor Pro-i les nostres properes tecnologies de perforació poden millorar l'eficiència i la precisió de les vostres operacions, no dubteu a posar-vos en contacte amb el nostre equip d'enginyers especialitzats. Esperem poder donar-vos suport amb solucions expertes i un servei professional.