نظرة عامة على القياس أثناء الحفر (MWD).
واجهت أساليب القياس عن بعد صعوبة في التعامل مع الكميات الكبيرة من بيانات قاع البئر، لذلك تم توسيع تعريف MWD ليشمل البيانات التي تم تخزينها في ذاكرة الأداة واستعادتها عند إرجاع الأداة إلى السطح. تحتوي جميع أنظمة MWD عادةً على ثلاثة مكونات فرعية رئيسية:
- نظام الطاقة
- نظام القياس عن بعد
- جهاز استشعار الاتجاه
أنظمة الطاقة
يمكن تصنيف أنظمة الطاقة في MWD عمومًا على أنها أحد نوعين: البطارية أو التوربين. كلا النوعين من أنظمة الطاقة لهما مزايا ومسؤوليات متأصلة. في العديد من أنظمة MWD، يتم استخدام مجموعة من هذين النوعين من أنظمة الطاقة لتوفير الطاقة لأداة MWD بحيث لا تنقطع الطاقة أثناء ظروف تدفق مائع الحفر المتقطع-. يمكن أن توفر البطاريات هذه الطاقة بشكل مستقل عن دوران سائل الحفر-، وهي ضرورية إذا حدث قطع الأشجار أثناء التعثر داخل الحفرة أو خارجها.
أنظمة البطارية
تُستخدم بطاريات الليثيوم-كلوريد ثيونيل بشكل شائع في أنظمة MWD بسبب مزيجها الممتاز من كثافة الطاقة العالية- والأداء الفائق في درجات حرارة خدمة MWD. إنها توفر مصدر جهد ثابتًا حتى نهاية فترة الخدمة تقريبًا، ولا تتطلب إلكترونيات معقدة لتكييف الإمداد. ومع ذلك، فإن هذه البطاريات لديها إنتاج طاقة لحظية محدود، وقد تكون غير مناسبة للتطبيقات التي تتطلب استنزافًا عاليًا للتيار. على الرغم من أن هذه البطاريات آمنة عند درجات الحرارة المنخفضة، إلا أنها إذا تم تسخينها فوق 180 درجة، فإنها يمكن أن تتعرض لرد فعل عنيف ومتسارع وتنفجر بقوة كبيرة. ونتيجة لذلك، هناك قيود على شحن بطاريات الليثيوم-كلوريد ثيونيل في طائرات الركاب. على الرغم من أن هذه البطاريات تتميز بالكفاءة العالية طوال فترة خدمتها، إلا أنها غير قابلة لإعادة الشحن، ويخضع التخلص منها للوائح بيئية صارمة.
أنظمة التوربينات
يستخدم المصدر الثاني لتوليد الطاقة الوفيرة، وهو الطاقة التوربينية، تدفق سائل الحفر- الخاص بمنصة الحفر. تنتقل القوة الدورانية بواسطة دوار التوربين إلى مولد التيار المتردد من خلال عمود مشترك، مما يولد تيارًا متناوبًا (AC) ثلاثي الطور (AC) بتردد متغير. تعمل الدوائر الإلكترونية على تصحيح التيار المتردد إلى تيار مباشر قابل للاستخدام (DC). يجب أن تقبل الدوارات التوربينية لهذه المعدات نطاقًا واسعًا من معدلات التدفق لاستيعاب جميع ظروف ضخ الطين- المحتملة. وبالمثل، يجب أن تكون الدوارات قادرة على تحمل قدر كبير من الحطام و-مادة التدوير المفقودة (LCM) الموجودة في سائل الحفر.
أنظمة القياس عن بعد
قياس نبض الطين عن بعد هو الطريقة القياسية في أنظمة MWD التجارية والتسجيل أثناء الحفر (LWD). تعاني الأنظمة الصوتية التي تنقل ماسورة الحفر من توهين يبلغ حوالي 150 ديسيبل لكل 1000 متر في سائل الحفر.[1]تم إجراء عدة محاولات لبناء أنبوب حفر خاص بسلك صلب متكامل. على الرغم من أنها توفر معدلات بيانات عالية بشكل استثنائي، إلا أن طريقة القياس عن بعد المتكاملة تتطلب ما يلي:
- أنبوب الحفر الخاص باهظ الثمن
- التعامل الخاص
- مئات التوصيلات الكهربائية التي يجب أن تظل جميعها موثوقة في الظروف القاسية
وقد حفز الانفجار الكبير في قياسات قاع البئر أعمالاً جديدة في هذا المجال،[2]وقد تم إثبات معدلات البيانات التي تزيد عن 2,000,000 بت/الثانية.
يستخدم الإرسال الكهرومغناطيسي منخفض التردد-استخدامًا تجاريًا محدودًا في أنظمة MWD وLWD. يتم استخدامه أحيانًا عند استخدام الهواء أو الرغوة كسائل حفر. إن العمق الذي يمكن من خلاله إرسال القياس الكهرومغناطيسي عن بعد محدود بموصلية وسمك التكوينات المغطاة. تعمل أجهزة إعادة الإرسال أو معززات الإشارة الموجودة في سلسلة الحفر على تمديد العمق الذي يمكن للأنظمة الكهرومغناطيسية أن ترسل منه بشكل موثوق.
تتوفر ثلاثة أنظمة لقياس النبض عن بعد للطين:-النبض الموجب، والنبض السلبي-، والموجة-المستمرة. تتم تسمية هذه الأنظمة على اسم الطرق التي تنتشر بها نبضاتها في حجم الطين. تعمل أنظمة النبض السالبة- على إنشاء نبضة ضغط أقل من حجم الطين عن طريق تنفيس كمية صغيرة من طين الحفر عالي الضغط - من أنبوب الحفر إلى الحلقة. تعمل أنظمة النبض-الموجبة على إنشاء تقييد مؤقت للتدفق (ضغط أعلى من حجم طين الحفر-) في أنبوب الحفر. تعمل أنظمة الموجات المستمرة- على إنشاء تردد حامل يتم إرساله عبر الطين، وتقوم بتشفير البيانات باستخدام إزاحات الطور للموجة الحاملة. يتم استخدام العديد من أنظمة ترميز البيانات المختلفة-، والتي غالبًا ما تكون مصممة لتحسين عمر وموثوقية النبض، لأنه يجب أن يتحمل الاتصال المباشر بتدفق الطين الكاشطة عالي الضغط-.
يتم إجراء الكشف عن الإشارة- عن بعد بواسطة محول واحد أو أكثر من محولات الطاقة الموجودة على أنبوب منصة المنصة. يتم استخراج البيانات من الإشارات بواسطة أجهزة الكمبيوتر السطحية الموجودة إما في وحدة انزلاقية أو على أرضية الحفر. يعتمد فك تشفير البيانات بنجاح بشكل كبير على نسبة الإشارة -إلى-الضوضاء.
يوجد ارتباط وثيق بين حجم الإشارة ومعدل بيانات القياس عن بعد؛ كلما زاد معدل البيانات، أصبح حجم النبضة أصغر. تتمتع معظم الأنظمة الحديثة بالقدرة على إعادة برمجة معلمات القياس عن بعد الخاصة بالأداة وإبطاء سرعة نقل البيانات-دون الخروج من الثغرة؛ ومع ذلك، فإن إبطاء معدل البيانات يؤثر سلبًا على كثافة بيانات السجل-.
ضجيج الإشارة
أبرز مصادر ضوضاء الإشارة هي مضخات الطين، والتي غالبًا ما تُنشئ ضوضاء ذات تردد عالٍ نسبيًا. يؤدي التداخل بين ترددات المضخة إلى التوافقيات، ولكن يمكن تصفية ضوضاء الخلفية هذه باستخدام التقنيات التناظرية. يمكن أن تكون مستشعرات سرعة المضخة- طريقة فعالة للغاية لتحديد وإزالة ضوضاء المضخة من إشارة القياس عن بعد الأولية. غالبًا ما يتم إنشاء ضوضاء ذات تردد منخفض في حجم الطين بواسطة محركات الحفر. يؤثر عمق البئر ونوع الطين أيضًا على سعة وعرض الإشارة المستلمة-. بشكل عام، الطين الذي يعتمد على الزيت-و (OBMs) والطين-الزائف الذي يعتمد على الزيت-هو أكثر قابلية للضغط من الطين الذي يعتمد على الماء-؛ ولذلك، فإنها تؤدي إلى أكبر خسائر الإشارة. ومع ذلك، فقد تم استرجاع الإشارات دون مشاكل كبيرة من أعماق تصل إلى 9144 مترًا (30000 قدم) تقريبًا في السوائل القابلة للضغط.
أجهزة استشعار الاتجاه
إن أحدث ما توصلت إليه تكنولوجيا أجهزة الاستشعار الاتجاهية- عبارة عن مجموعة من ثلاثة مقاييس مغناطيسية ذات بوابة تدفق متعامدة وثلاثة مقاييس تسارع. على الرغم من أنه في الظروف العادية، توفر أجهزة استشعار الاتجاه القياسية مسوحات مقبولة، فإن أي تطبيق يوجد فيه عدم يقين في موقع قاع البئر يمكن أن يكون مزعجًا. ركزت الاتجاهات الحديثة لحفر آبار أطول وأكثر تعقيدًا الاهتمام على الحاجة إلى نموذج خطأ قياسي.
يهدف العمل الذي قامت به اللجنة التوجيهية الصناعية المعنية بدقة حفر البئر (ISCWA) إلى توفير طريقة قياسية لقياس حالات عدم اليقين الموضعية مع مستويات الثقة المرتبطة بها. تم تصنيف المصادر الرئيسية للخطأ:
- أخطاء الاستشعار
- التداخل المغناطيسي من BHA
- اختلال الأداة
- عدم اليقين في المجال المغناطيسي-.
إلى جانب حالات عدم اليقين في العمق المقاس، تعد حالات عدم اليقين في مسح قاع البئر أحد العوامل المساهمة في حدوث أخطاء في العمق المطلق. لاحظ أن جميع طرق تصحيح السمت في الوقت الفعلي-تتطلب نقل البيانات الأولية إلى السطح، مما يفرض حملاً على قناة القياس عن بعد.
يوفر تطوير الجيروسكوب (الجيروسكوب)-MWD للتنقل فوائد كبيرة مقارنة بأجهزة استشعار التنقل الحالية. بالإضافة إلى الدقة الأكبر، فإن الجيروسكوبات ليست عرضة للتداخل من المجالات المغناطيسية. تركز تقنية الجيروسكوب الحالية على دمج المتانة الميكانيكية وتقليل القطر الخارجي والتغلب على حساسية درجة الحرارة. التطبيق الرئيسي لهذه التقنية هو توفير وقت منصة الحفر الذي تستخدمه الجيروسكوبات السلكية عند تنفيذ انطلاق المباراة من المناطق المتأثرة بالتداخل المغناطيسي.
بيئة تشغيل الأداة وموثوقية الأداة
تُستخدم أنظمة MWD في أقسى بيئات التشغيل. إن الظروف الواضحة مثل الضغط العالي ودرجة الحرارة مألوفة جدًا للمهندسين والمصممين. تتمتع صناعة الخطوط السلكية بتاريخ طويل في التغلب على هذه الظروف بنجاح.
درجة حرارة
يمكن أن تعمل معظم أدوات MWD بشكل مستمر عند درجات حرارة تصل إلى 150 درجة، مع توفر بعض أجهزة الاستشعار بتقديرات تصل إلى 175 درجة. قد تكون درجات حرارة أداة MWD- أقل بمقدار 20 درجة من درجات حرارة التكوين المقاسة بواسطة سجلات الأسلاك، نظرًا لتأثير التبريد لدوران الطين، لذا فإن أعلى درجات الحرارة التي تواجهها أدوات MWD هي تلك التي يتم قياسها أثناء الجري في حفرة لم يتم فيها تدوير حجم سائل الحفر- لفترة ممتدة. في مثل هذه الحالات، يُنصح بإيقاف الدورة الدموية بشكل دوري أثناء الجري في الحفرة. يعد استخدام قارورة ديوار لحماية أجهزة الاستشعار والإلكترونيات من درجات الحرارة المرتفعة أمرًا شائعًا في الخطوط السلكية، حيث تكون أوقات التعرض في قاع البئر قصيرة عادةً، ولكن استخدام القوارير لحماية درجة الحرارة ليس عمليًا في MWD بسبب أوقات التعرض الطويلة في درجات حرارة عالية يجب تحملها.
ضغط
يمثل الضغط في قاع البئر مشكلة أقل من درجة الحرارة بالنسبة لأنظمة MWD. تم تصميم معظم الأدوات لتحمل ما يصل إلى 20000 رطل لكل بوصة مربعة، مع أدوات متخصصة تصل إلى 25000 رطل لكل بوصة مربعة. نادرًا ما يقترب الجمع بين الضغط الهيدروستاتيكي والضغط الخلفي للنظام من هذا الحد.
الصدمة والاهتزاز في قاع البئر
تمثل الصدمات والاهتزازات في قاع البئر تحديات شديدة لأنظمة MWD. على عكس التوقعات، أظهرت الاختبارات المبكرة باستخدام أنظمة قاع البئر أن حجم الصدمات الجانبية (من الجانب-إلى-الجانب) أكبر بشكل كبير من الصدمات المحورية أثناء الحفر العادي. تم تصميم أدوات MWD المودم بشكل عام لتحمل الصدمات التي تبلغ حوالي 500 جيجا لمدة 0.5 مللي ثانية على مدى عمر 100000 دورة. قد تكون الصدمة الالتوائية، الناتجة عن التسارع الالتوائي العصا/الانزلاق، كبيرة أيضًا. إذا تعرضت للالتصاق/الانزلاق المتكرر، فمن المتوقع أن تفشل الأدوات.
إحصائيات موثوقية الأداة
تم إنجاز العمل المبكر لتوحيد القياس والإبلاغ عن إحصائيات موثوقية أداة MWD- التي ركزت على تحديد حالات الفشل وتقسيم إجمالي عدد ساعات التدوير الناجحة على إجمالي عدد حالات الفشل. أدى هذا العمل إلى متوسط-الوقت-بين-رقم الفشل (MTBF). إذا تم تجميع البيانات خلال فترة ذات دلالة إحصائية (عادة 2000 ساعة)، فمن الممكن استخلاص اتجاهات تحليل الفشل-. ومع ذلك، نظرًا لأن أدوات قاع البئر أصبحت أكثر تعقيدًا، نشرت الرابطة الدولية لمقاولي الحفر (IADC) توصيات بشأن الحصول على إحصائيات MTBF وحسابها.
باعتبارها شركة رائدة عالميًا في مجال تصنيع أدوات المسح الجيروسكوبي، تدرك شركة China Vigor تمامًا الدور الحاسم للدقة والموثوقية في عمليات قاع البئر. منذ عام 2015، خصصنا استثمارًا مستمرًا للبحث وتعزيز أنظمة قياس الميل الجيروسكوبية لدينا. واليوم، تعمل أدوات Vigor بنجاح عبر حقول النفط في آسيا الوسطى، وأوروبا، وأفريقيا-تقدم بيانات عالية الدقة-تساعد العملاء على تقليل الوقت غير الإنتاجي-بشكل كبير.
ومن الأمثلة البارزة على ذلك Vigor Pro-Guide Series Gyro Inclinometer، الذي يشتمل على خوارزمية تعويض البيانات الرائدة في الصناعة- لتقليل قيم الانحراف، مما يضمن الحصول على نتائج استبيان دقيقة ومتسقة. بالإضافة إلى الأداء، تم تصميم سلسلة Pro-Guide لضمان المتانة وسهولة الصيانة. إن بنيتها القوية تقلل من التكلفة الإجمالية للملكية عن طريق تقليل مخاطر النقل والصيانة، وهو السبب الرئيسي وراء حصولها على هذه الموافقة القوية من العملاء.
يقدم فريقنا الفني دعمًا منتظمًا لتسجيل الدخول على-الموقع وقد حصل على تعليقات إيجابية متسقة. يسعدنا أيضًا أن نعلن أن شركة China Vigor قد أكملت بنجاح الاختبار الميداني لأنظمة التسجيل أثناء الحفر (LWD)، والدوران أثناء الحفر (GWD)، وأنظمة القياس أثناء الحفر (MWD)، مع بدء طرحها في السوق الآن.
لاكتشاف كيف يمكن لسلسلة دليل Vigor Pro-وتقنيات الحفر القادمة لدينا أن تعزز كفاءة ودقة عملياتك، فلا تتردد في التواصل مع فريقنا الهندسي المتخصص. ونحن نتطلع إلى دعمكم بحلول الخبراء والخدمات المهنية.
