Навигация по стволу скважины

Наклонно-направленное бурение, практика управления стволом скважины по запланированной траектории, в значительной степени зависит от точных скважинных измерений. Знание точного наклона и азимута скважины в любой точке необходимо для достижения геологической цели, обхода других скважин и обеспечения сложных профилей скважин, таких как горизонтальные.

Скважинная съемка — это процесс косвенных измерений, основанный на использовании датчиков для обнаружения естественных полей или инерционных свойств. Измерения основаны на трех основных эталонах:

• Гравитационное поле Земли:Используется для измерения наклона (угла отверстия) и ориентации верхней-стороны инструмента. Датчики включают в себя механические маятники, поплавковые выключатели и современныеакселерометры.
• Магнитное поле Земли:Используется для измерения магнитного азимута (направления относительно магнитного севера) и торца магнитного инструмента. Датчики включают магнитные компасы имагнитометры(феррозондовые магниты). Ключевым требованием к магнитным исследованиям является использование не-утяжеленных бурильных труб для изоляции датчиков от магнитных помех стальной бурильной колонны.
• Небесная или инерциальная ссылка:Используется длягироскопические исследования, которые не зависят от магнитных полей. Эти инструменты должны быть выровнены по истинному северу на поверхности перед спуском в скважину.

Геодезические приборы должны выдерживать суровые условия в скважине, в том числе высокое давление (требуются корпуса, работающие под сильным давлением), повышенные температуры (классифицируются для работы при высоких-температурах до 182 градусов и выше), а также значительные механические удары и вибрацию во время бурения или спуско-подъемных операций.

Инструменты опроса широко классифицируются в зависимости от методов записи и передачи данных:

• Магнитные одно- и многокадровые-камеры:Эти старые инструменты использовали компас и маятник для захвата изображения своей ориентации на пленке в заданное время. Они были простыми, но ограниченными и в значительной степени были прекращены.
• Электронные регистраторы одиночных и многократных-съёмок:Современные замены пленочных фотоаппаратов. Они используют акселерометры и магнитометры для измерения ориентации и сохранения данных во внутренней памяти. Данные загружаются и обрабатываются после того, как инструмент будет поднят на поверхность. Они обеспечивают более высокую точность и используются для плановых обследований.
• Инструменты рулевого управления (проводные):Эти инструменты передают данные в реальном-времени на поверхность по кабелю (одножильный-кабель), проложенному внутри бурильной трубы. Они обеспечивают постоянное обновление данных о поверхности инструмента, наклоне и азимуте, что важно для ориентации забойного двигателя и управления скважиной.
• Инструменты измерения во время бурения (MWD) (беспроводные):Это наиболее совершенные и широко используемые системы наклонно-направленного бурения. Скважинные датчики передают данные на поверхность в режиме реального-времени без проводов, обычно с помощьютелеметрия гидроимпульсов(положительные или отрицательные импульсы давления в буровом растворе). Это позволяет осуществлять рулевое управление и съемку, не прерывая буровые работы.
• Инструменты гироскопической съемки:Эти инструменты используют гироскоп для определения ориентации, что делает их невосприимчивыми к магнитным помехам. Они необходимы для исследования обсаженных скважин, внутри кустов скважин, где высока магнитная помеха от соседних обсадных труб, или для ориентации боковых стволов от существующей обсадной колонны.

В статье представлена ​​подробная разбивка нескольких распространенных типов инструментов, которые можно резюмировать следующим образом.

1. Электронная многократная-съёмка (например, электронная система наблюдения ESS -)

ESS — это-автономное- записывающее устройство высокой точности.

• Принцип:Использует трех-осевые акселерометры и магнитометры для измерения гравитации и магнитных полей. Он питается от батареек и сохраняет данные съемки во внутренней памяти.
• Функция:При работе с немагнитными удлинителями он измеряет наклон, азимут и торец инструмента через запрограммированные интервалы. После извлечения данные загружаются и обрабатываются с помощью наземных компьютеров.
• Преимущества:Высокая точность, подходит для критических исследований, в том числе в наклонных-и горизонтальных скважинах. Включает функции программного обеспечения для анализа магнитного поля и контроля качества.

2. Инструмент управления проводом (например, инструмент рулевого наблюдения SST -)

SST предоставляет данные в реальном-времени во время бурения, что позволяет мгновенно принимать решения по управлению.

• Принцип:Используются скважинные датчики (акселерометры/магнитометры) в бочке под давлением. Электроэнергия и данные передаются по одножильному кабелю, проложенному внутри бурильной трубы и подключаемому через переходник с боковым-входом.
• Функция:Постоянно передает поверхность инструмента, наклон и азимут на поверхность. Данные отображаются на наземном компьютере и в показаниях бурильщика, что позволяет бурильщику с наклонно-направленным бурением точно ориентировать двигатель с изогнутым корпусом.
• Преимущества:Данные в реальном-времени, высокая точность и возможность немедленно отслеживать условия в скважине. До широкого распространения MWD это была рабочая лошадка для наклонно-направленного бурения.

3. Беспроводная система MWD (например, DWD -, направленная во время бурения)

DWD представляет собой отраслевой стандарт современного наклонно-направленного бурения, особенно в сложных скважинах.

Принцип:Скважинные датчики (зонд MEP) измеряют ориентацию. Эти данные кодируются и отправляются в блок пульсаторов, который создает импульсы давления в буровом растворе, циркулирующем внутри бурильной трубы.

• Методы передачи:

1. Положительный пульс:Клапан на мгновение ограничивает поток бурового раствора, создавая всплеск положительного давления, который обнаруживается на поверхности.
2. Отрицательный импульс:Клапан моментально выпускает небольшое количество бурового раствора из бурильной трубы в затрубное пространство, создавая отрицательный перепад давления.
3. Непрерывная волна:Вращающийся клапан создает непрерывную серию волн давления; фазовые сдвиги в волне представляют собой закодированные данные.

• Компоненты системы:

1. Скважинный:Зонд MEP (датчики), узел пульсатора, турбинный генератор переменного тока (приводимый в действие потоком бурового раствора) и немагнитные утяжеленные бурильные трубы.
2. Поверхность:Датчик давления (монтируется на стояке), наземный компьютер (МПСР) для декодирования и обработки сигналов, считыватель данных бурильщика (ДДУ) и принтер.
3. Преимущества:Никакого троса не требуется, что существенно экономит время на буровой установке. Предоставляет данные в-времени для геонавигации и отличается высокой надежностью при работе в-наклонных и горизонтальных скважинах. Точность высокая и четко-определена для наклона, азимута и торца инструмента.

Выбор инструмента для инклинометрии зависит от конкретного применения, условий скважины и требований к данным.

• Длябазовые опросы-после приема на работув одиночных скважинах без магнитных помех,электронные многокадровые-регистраторыобеспечивают высокую точность при относительно низкой цене.
• Дляуправление в реальном-времениво время бурения, особенно в сложных скважинах или с морских платформ,Системы MWDявляются основным выбором, обеспечивающим баланс между эффективностью, плотностью данных и надежностью.
• При работе вмагнитная среда(обсаженная скважина, близкое расстояние между скважинами),гироскопические инструментынезаменимы для получения точных данных по азимуту.
• Хотя старые технологии, такие как пленочные камеры и проводные рулевые инструменты, были в значительной степени вытеснены, они заложили основу для сложных электронных и телеметрических систем, которые делают возможным современное точное наклонно-направленное бурение.

Для получения более подробной информации, пожалуйста, свяжитесь с командой Vigor для получения более подробной информации о продукте.