Nawigacja po odwiercie

Wiercenie kierunkowe, praktyka kierowania odwiertem wzdłuż zaplanowanej ścieżki, opiera się w decydującym stopniu na precyzyjnych pomiarach w odwiercie. Znajomość dokładnego nachylenia i azymutu odwiertu w dowolnym punkcie jest niezbędna do osiągnięcia celu geologicznego, uniknięcia innych odwiertów i umożliwienia uzyskania złożonych profili odwiertów, takich jak poziomy.

Pomiary odwiertów to pośredni proces pomiarowy, polegający na czujnikach wykrywających pola naturalne lub właściwości bezwładnościowe. Pomiary opierają się na trzech podstawowych odniesieniach:

• Pole grawitacyjne Ziemi:Używany do pomiaru nachylenia (kąta otworu) i orientacji czoła narzędzia-z wyższej strony. Do czujników zaliczają się wahadła mechaniczne, przełączniki pływakowe i nowoczesneakcelerometry.
• Pole magnetyczne Ziemi:Służy do pomiaru azymutu magnetycznego (kierunku względem północy magnetycznej) i powierzchni czołowej narzędzia magnetycznego. Czujniki obejmują kompasy magnetyczne imagnetometry(magnesy fluxgate). Kluczowym wymaganiem w przypadku badań magnetycznych jest stosowanie-niemagnetycznych kołnierzy wiertniczych w celu odizolowania czujników od zakłóceń magnetycznych ze stalowego przewodu wiertniczego.
• Odniesienie niebieskie lub inercyjne:Używany dobadania żyroskopowe, które są niezależne od pól magnetycznych. Instrumenty te muszą być ustawione na powierzchni zgodnie z północą rzeczywistą przed wprowadzeniem ich do otworu.

Przyrządy pomiarowe muszą wytrzymywać trudne warunki w odwiercie, w tym wysokie ciśnienia (wymagające wytrzymałych obudów ciśnieniowych), podwyższone temperatury (klasyfikacja dla operacji w wysokich-temperaturach do 182 stopni lub więcej) oraz znaczne wstrząsy mechaniczne i wibracje podczas wiercenia lub wyłączania.

Narzędzia ankietowe są ogólnie klasyfikowane na podstawie metod rejestrowania i przesyłania danych:

• Magnetyczne kamery jedno- i wielokrotne-ujęcia:Te starsze narzędzia wykorzystywały kompas i wahadło do rejestrowania obrazu swojej orientacji na kliszy w ustalonym czasie. Były proste, ale ograniczone i w dużej mierze zostały wycofane.
• Elektroniczne rejestratory pojedynczych i wielokrotnych-ujęć:Nowoczesne zamienniki kamer filmowych. Używają akcelerometrów i magnetometrów do pomiaru orientacji i przechowywania danych w pamięci wewnętrznej. Dane są pobierane i przetwarzane po wydobyciu narzędzia z powierzchni. Oferują większą dokładność i są wykorzystywane do planowych badań.
• Narzędzia do sterowania (przewodowe):Narzędzia te przesyłają dane w czasie rzeczywistym-na powierzchnię za pomocą linii przewodowej (kabla-jednoprzewodowego) prowadzonej wewnątrz rury wiertniczej. Zapewniają ciągłe aktualizacje powierzchni czołowej, nachylenia i azymutu narzędzia, co jest niezbędne do orientowania silnika wiertniczego i sterowania odwiertem.
• Narzędzia pomiarowe podczas wiercenia (MWD) (bezprzewodowe):Są to najbardziej zaawansowane i powszechnie stosowane systemy wierceń kierunkowych. Czujniki odwiertu przesyłają dane na powierzchnię-w czasie rzeczywistym bez użycia przewodów, zwykle za pomocą kablaTelemetria pulsu błotnego(impulsy dodatniego lub ujemnego ciśnienia w płuczce wiertniczej). Pozwala to na sterowanie i pomiary bez przerywania operacji wiertniczych.
• Narzędzia do pomiarów żyroskopowych:Przyrządy te wykorzystują żyroskop do określenia orientacji, dzięki czemu są odporne na zakłócenia magnetyczne. Są niezbędne do pomiarów w otworach osłonowych, w skupiskach odwiertów, gdzie zakłócenia magnetyczne od sąsiednich szybów lub do orientowania torów bocznych z istniejących obudów.

W artykule przedstawiono szczegółowe zestawienia kilku popularnych typów narzędzi, które można podsumować w następujący sposób.

1. Elektroniczny-zdjęcie (np. ESS - Elektroniczny system ankiet)

ESS to samodzielne urządzenie rejestrujące o wysokiej-dokładności-.

• Zasada:Wykorzystuje trój-akcelerometry osiowe i magnetometry do pomiaru pola grawitacyjnego i magnetycznego. Jest zasilany bateriami i przechowuje dane pomiarowe w pamięci wewnętrznej.
• Funkcjonować:Działa w niemagnetycznych-obejmach wiertarskich, mierzy nachylenie, azymut i powierzchnię czołową narzędzia w zaprogramowanych odstępach czasu. Po pobraniu dane są pobierane i przetwarzane za pomocą komputerów powierzchniowych.
• Zalety:Wysoka dokładność, odpowiednia do krytycznych badań, w tym w studniach-pod dużym kątem i w studniach poziomych. Zawiera funkcje oprogramowania do analizy pola magnetycznego i kontroli jakości.

2. Narzędzie do sterowania przewodowego (np. narzędzie do ankiet sterujących SST -)

SST dostarcza dane-w czasie rzeczywistym podczas wiercenia, umożliwiając natychmiastowe podejmowanie decyzji dotyczących sterowania.

• Zasada:Wykorzystuje czujniki odwiertu (akcelerometry/magnetometry) w beczce ciśnieniowej. Zasilanie i dane są przesyłane-jednoprzewodową linią przewodową umieszczoną wewnątrz rury wiertniczej i połączoną przez sub-z bocznym wejściem.
• Funkcjonować:W sposób ciągły przekazuje powierzchnię czołową, nachylenie i azymut narzędzia na powierzchnię. Dane są wyświetlane na komputerze powierzchniowym i na wyświetlaczu wiertarki, co pozwala wiertarce kierunkowej na dokładne zorientowanie silnika z wygiętą obudową.
• Zalety:Dane w czasie rzeczywistym-, wysoka dokładność i możliwość natychmiastowego monitorowania warunków w odwiercie. Był to koń pociągowy do wierceń kierunkowych przed powszechnym przyjęciem MWD.

3. Bezprzewodowy system MWD (np. DWD - kierunkowy podczas wiercenia)

DWD reprezentuje standard branżowy w zakresie nowoczesnych wierceń kierunkowych, szczególnie w przypadku skomplikowanych odwiertów.

Zasada:Czujniki wiertnicze (sonda MEP) mierzą orientację. Dane te są kodowane i przesyłane do zespołu impulsatora, który wytwarza impulsy ciśnienia w płuczce wiertniczej krążącej wewnątrz rury wiertniczej.

• Metody transmisji:

1. Pozytywny impuls:Zawór chwilowo ogranicza przepływ błota, tworząc skok dodatniego ciśnienia wykrywany na powierzchni.
2. Impuls ujemny:Zawór chwilowo odprowadza niewielką ilość błota z wnętrza rury wiertniczej do pierścienia, powodując podciśnienie.
3. Fala ciągła:Zawór obrotowy wytwarza ciągłą serię fal ciśnienia; przesunięcia fazowe fali reprezentują zakodowane dane.

• Elementy systemu:

1. Odwiert:Sonda MEP (czujniki), zespół impulsatora, alternator turbinowy (napędzany przepływem błota) i niemagnetyczne pierścienie wiertnicze.-
2. Powierzchnia:Przetwornik ciśnienia (montowany na rurze ciśnieniowej), komputer powierzchniowy (MPSR) do dekodowania i przetwarzania sygnałów, odczyt wiertnicy (DDU) i drukarka.
3. Zalety:Nie jest wymagane połączenie przewodowe, co pozwala zaoszczędzić znaczną ilość czasu na platformie. Dostarcza dane w czasie rzeczywistym-do celów geosterowania i jest wysoce niezawodna w studniach-o dużym kącie i w studniach poziomych. Dokładność jest wysoka i dobrze-określona w przypadku nachylenia, azymutu i powierzchni czołowej narzędzia.

Wybór instrumentu do badań kierunkowych zależy od konkretnego zastosowania, środowiska odwiertu i wymagań dotyczących danych.

• Dlapodstawowe ankiety po-pracyw pojedynczych odwiertach bez zakłóceń magnetycznych,elektroniczne rejestratory wielostrzałowe-zapewniają wysoką dokładność przy stosunkowo niższych kosztach.
• Dlasterowanie w czasie rzeczywistym-podczas wierceń, szczególnie w skomplikowanych odwiertach lub z platform wiertniczych,Systemy MWDsą głównym wyborem, równoważąc wydajność, gęstość danych i niezawodność.
• Podczas działania wśrodowiska magnetyczne(otwór w osłonie, mały odstęp między studniami),narzędzia żyroskopowesą niezbędne do uzyskania dokładnych danych azymutalnych.
• Chociaż starsze technologie, takie jak kamery filmowe i przewodowe narzędzia sterujące, zostały w dużej mierze wyparte, położyły one podwaliny pod wyrafinowane systemy elektroniczne i telemetryczne, które umożliwiają nowoczesne precyzyjne wiercenia kierunkowe.

Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje, nie wahaj się skontaktować z zespołem Vigor w celu uzyskania bardziej szczegółowych informacji o produkcie.