Navigera i brunnhålet

Riktningsborrning, praxis att styra ett borrhål längs en planerad bana, förlitar sig kritiskt på exakta mätningar i borrhålet. Att känna till brunnens exakta lutning och azimut när som helst är viktigt för att träffa ett geologiskt mål, undvika andra brunnar och möjliggöra komplexa brunnsprofiler som horisontella.

Mätning i borrhål är en indirekt mätprocess som förlitar sig på sensorer för att detektera naturliga fält eller tröghetsegenskaper. Mätningarna är baserade på tre grundläggande referenser:

• Jordens gravitationsfält:Används för att mäta lutningen (hålets vinkel) och den höga-sidans orientering av verktygets yta. Sensorer inkluderar mekaniska pendlar, flottörbrytare och modernaaccelerometrar.
• Jordens magnetfält:Används för att mäta magnetisk azimut (riktning i förhållande till magnetisk nord) och den magnetiska verktygsytan. Sensorer inkluderar magnetiska kompasser ochmagnetometrar(fluxgate magneter). Ett nyckelkrav för magnetiska mätningar är användningen av icke-magnetiska borrkragar för att isolera sensorerna från den magnetiska interferensen från stålborrsträngen.
• Himmelsk eller tröghetsreferens:Används förgyroskopiska undersökningar, som är oberoende av magnetfält. Dessa instrument måste riktas mot True North vid ytan innan de körs i hålet.

Mätningsinstrument måste tåla en tuff miljö nere i borrhålet, inklusive höga tryck (kräver starka tryckhus), förhöjda temperaturer (klassificeringar för hög-temperaturoperationer upp till 182 grader eller mer) och betydande mekaniska stötar och vibrationer under borr- eller utlösningsoperationer.

Undersökningsverktyg är brett klassificerade baserat på deras dataregistrering och överföringsmetoder:

• Magnetiska singel- och multi-Shot-kameror:Dessa äldre verktyg använde en kompass och pendel för att fånga en bild av deras orientering på film vid en förinställd tidpunkt. De var enkla men begränsade och har i stort sett fasats ut.
• Elektroniska singel- och multi-shot-inspelare:Moderna ersättningar för filmkameror. De använder accelerometrar och magnetometrar för att mäta orientering och lagra data i internminnet. Datan laddas ner och bearbetas efter att verktyget har hämtats vid ytan. De erbjuder högre noggrannhet och används för planerade undersökningar.
• Styrverktyg (kabel):Dessa verktyg överför realtidsdata- till ytan via en tråd (enkel-ledare) som löper inuti borrröret. De tillhandahåller kontinuerliga uppdateringar av verktygsyta, lutning och azimut, vilket är väsentligt för att orientera en borrhålsmotor och styra brunnen.
• Mätning under borrning (MWD) verktyg (trådlöst):Dessa är de mest avancerade och mest använda systemen för riktad borrning. Sensorer i hålet överför data till ytan i realtid-utan en tråd, vanligtvis med hjälp avlera puls telemetri(positiva eller negativa tryckpulser i borrvätskan). Detta möjliggör styrning och mätning utan att avbryta borrning.
• Gyroskopiska undersökningsverktyg:Dessa instrument använder ett gyroskop för att bestämma orienteringen, vilket gör dem immuna mot magnetisk interferens. De är väsentliga för undersökning i fodrade hål, i kluster av brunnar där magnetisk interferens från intilliggande höljen är hög, eller för att orientera sidospår från befintligt hölje.

Artikeln ger detaljerade uppdelningar av flera vanliga verktygstyper, som kan sammanfattas enligt följande.

1. Electronic Multi-Shot (t.ex. ESS - Electronic Survey System)

ESS är en fristående-hög-exakt inspelningsenhet.

• Princip:Använder tri-axiella accelerometrar och magnetometrar för att känna av gravitationen och magnetfälten. Den drivs av batterier och lagrar mätdata i sitt interna minne.
• Fungera:Kör i icke-magnetiska borrkragar, den mäter lutning, azimut och verktygsyta med programmerade intervall. Efter hämtning laddas data ner och bearbetas via ytdatorer.
• Fördelar:Hög noggrannhet, lämplig för kritiska undersökningar, inklusive i hög-vinklar och horisontella brunnar. Inkluderar mjukvarufunktioner för magnetfältsanalys och kvalitetskontroll.

2. Wireline Steering Tool (t.ex. SST - Steering Survey Tool)

SST tillhandahåller-realtidsdata under borrning, vilket möjliggör omedelbara styrbeslut.

• Princip:Använder borrhålssensorer (accelerometrar/magnetometrar) i en tryckcylinder. Ström och data överförs via en enkel-ledningsledning inuti borrröret och ansluten via en sidoingång.
• Fungera:Överför kontinuerligt verktygsyta, lutning och azimut till ytan. Data visas på en ytdator och en borrars avläsning, vilket gör att riktningsborren kan orientera den böjda husmotorn exakt.
• Fördelar:Real-data, hög noggrannhet och möjligheten att övervaka förhållanden nere i borrhålet omedelbart. Det var en arbetshäst för riktningsborrning innan det utbredda antagandet av MWD.

3. Trådlöst MWD-system (t.ex. DWD - riktat under borrning)

DWD representerar industristandarden för modern riktad borrning, särskilt i komplexa brunnar.

Princip:Nedhålssensorer (MEP-sond) mäter orienteringen. Dessa data kodas och skickas till en pulseringsenhet, som skapar tryckpulser i borrvätskan som cirkulerar inuti borrröret.

• Överföringsmetoder:

1. Positiv puls:En ventil begränsar tillfälligt slamflödet, vilket skapar en övertrycksspets som detekteras vid ytan.
2. Negativ puls:En ventil ventilerar tillfälligt en liten mängd lera från insidan av borrröret till ringen, vilket skapar ett negativt tryckfall.
3. Kontinuerlig våg:En roterande ventil skapar en kontinuerlig serie av tryckvågor; fasförskjutningar i vågen representerar kodad data.

• Systemkomponenter:

1. Ned i hålet:MEP-sond (sensorer), pulserenhet, turbingenerator (driven av slamflöde) och icke-magnetiska borrkragar.
2. Yta:Tryckgivare (monterad på ståndröret), ytdator (MPSR) för avkodning och bearbetning av signaler, borraravläsning (DDU) och skrivare.
3. Fördelar:Ingen kabel krävs, vilket sparar betydande riggtid. Tillhandahåller realtidsdata för geostyrning och är mycket tillförlitlig i-högvinklar och horisontella brunnar. Noggrannheten är hög och väl-definierad för lutning, azimut och verktygsyta.

Valet av ett riktmätningsinstrument beror på den specifika applikationen, brunnsmiljön och datakraven.

• Förgrundläggande post-jobbundersökningari enstaka brunnar utan magnetisk interferens,elektroniska multi-inspelningsspelareerbjuda hög noggrannhet till en relativt lägre kostnad.
• Förstyrning i realtid-under borrning, särskilt i komplexa brunnar eller från offshoreplattformar,MWD-systemär det primära valet, balanserar effektivitet, datatäthet och tillförlitlighet.
• När man opererar imagnetiska miljöer(höljt hål, täta brunnsavstånd),gyroskopiska verktygär oumbärliga för att erhålla korrekta azimutdata.
• Medan äldre tekniker som filmkameror och trådbundna styrverktyg till stor del har ersatts, lade de grunden för de sofistikerade elektroniska och telemetrisystem som gör modern precisionsriktad borrning möjlig.

För mer detaljerad information, tveka inte att kontakta Vigor-teamet för mer detaljerad produktinformation.