А. А. Молчанов Санкт-Петербург


Система измерений MWD Sperry-Sun Drilling Service



страница28/33
Дата26.10.2016
Размер3.24 Mb.
ТипОтчет
1   ...   25   26   27   28   29   30   31   32   33

6.5. Система измерений MWD Sperry-Sun Drilling Service


Фирма образована в 1929 году, имеет весьма солидный опыт создания аппаратуры и оборудования для скважинных измерений. В настоящее время является подразделением Dresser Industries. Оборудованием фирмы пробурено 450 ГС, причем, как утверждается, ей принадлежит мировой рекорд реализации ГС с максимальным отклонением в плане забоя от устья (координаты не указаны).

Фирма предлагает не только услуги, но и скважинное оборудование и аппаратуру, поэтому ее каталог в этой части весьма подробен (рис. 6.2).

Номенклатура забойных винтовых двигателей SPERRY DRILLR содержит набор диаметров от 44,45 мм до 244 мм. Винтовые пары включают ряд от 1/2 до 9/10. Параметры числа оборотов крутящего момента, перепада давления обеспечивают весь требуемый диапазон режимов бурения. В некоторых случаях, часто встречающихся при проходке ГС, необходимо обеспечить небольшое число оборотов и одновременно большой расход раствора для промывки ГС. В этом случае применяют винт со сквозным сверлением в роторе, сечение которого устанавливается на буровой при монтаже сборки. Отмечено также, что имеются двигатели для кернового бурения.

Особенностью бурения является наличие дополнительного (к инклинометрическому) фирменного датчика наклона, размещенного прямо над долотом ABIR.

Технология проходки ГС может включать предварительную проходку участка ствола малым диаметром с последующим расширением. Для этого используются постоянные и съемные стабилизаторы колонны с режущими кромками, всевозможные расширители.

Имеется нормальный ряд приборов MWD, размещаемый в буровых трубах диаметром от 3 3/8 до 10 дюймов. Имеется три набора измеряемых параметров. Минимальный набор включает инклинометрию, ГК, ГГК. Средний набор дополнительно включает трехэлементный зонд ИК, ННК, давление и трехкомпонентные параметры вибрации (акселерометр). Максимальный набор включает 6-элементную комбинацию разноглубинных зондов ЭМК, температуру, дополнительный датчик наклона ABIR.

Упомянуто о существовании системы RLLTM, позволяющей проводит измерения литологического каротажа (ГГК?) в автономном режиме с последующим их снятием кабельной системой RTDTR.

У компании SPERRY-SUN есть серьезные достижения в разработке первых приборов электромагнитного каротажа на частоте 2 МГц EWR-SR. прибор был выпущен в 1983 г. после большой серии расчетов и экспериментов. Из бесед со специалистами фирмы выяснилось, что эта частота и конфигурация катушек, минимизирующие вклад помех от вихревых токов путем экранирования антенн, стали затем явочным стандартом отрасли. Система работоспособна во всех видах растворов, включая сильно минерализованные. Измеряемыми параметрами являются фазовые углы и отношение амплитуд (реактивная и активная компоненты сигнала, рис. 6.3, а).

Прибор EWR-Phase4SM содержит две приемные и 4 излучающие катушки с экранами и защитными муфтами. Регистрация разностей фаз и отношений амплитуд позволяет построить разноглубинные зонды. Повторные измерения спустя некоторое время (2 часа) позволяют выделить проницаемые зоны, оценить проницаемость, определить насыщение и выделить нефте-газоносные интервалы. Диапазон измерений 0,015-2000 Омм. Система имеет собственную память, что позволяет монтировать ее в любом месте низа колонны. Разрешение по вертикали - 15 см (минимальный размер зонда). Последние варианты конструкции используют бронирование катушек для повышения износостойкости (рис. 6.3, б).

Используются двухзондовые конструкции ГГК с 1,5 Кюри цезия-137 и ННК с америциевым источником на 3 Кюри. Для калибровки аппаратуры используется известный модельный полигон Американского нефтяного института в Хьюстоне (Техас), упомянуты и полевые калибровочные устройства. Упомянута система SFD с кольцевым расположением 4-х детекторов. Утверждается, что такая конструкция, расположенная над долотом, усредняет показания и уменьшает эффекты азимутальной неоднородности (эксцентриситета прибора). К сожалению, более подробных сведений извлечь не удается.

Оригинальным фирменным элементом является трехосный акселерометр, позволяющий регистрировать продольную, поперечную и некоторые виды более сложных колебаний колонны (кру­тильные). Приведены соответствующие примеры. Сообщено, что своевременное обнаружение аномальных вибраций увеличивает срок службы оборудования и снижает аварийность.

Фирма занимает ведущие позиции в мире в области инклинометрии и скважинного ориентирования и имеет обширный парк приборов, предлагаемый к продаже, чего не делают другие фирмы.

Имеется трехосная магнитометрическая система MS3 диаметром 44 мм (с тепловым экраном-дюаром) 57 мм. Погрешности: угол наклона 0,1, азимут - 1. Рабочая температура 125С, с экраном 315С. Система имеет память для запоминания до 2000 измерений, для надежности может быть дублирована. Существует программа МАРТМ для настройки измерительной системы и программа RICETM для обработки данных и внесения поправок.

В пакете программного обеспечения фирмы имеется программа MAGUTMTM расчета координат вектора напряженности магнитного поля Земли для любой точки по ее географическим координатам и внесения поправок по Международному каталогу.

Программа UNCERTTM обрабатывает эллипс неопределенностей, возникающий при повторных и многократных наблюдениях, для сведения к минимуму суммарной погрешности. Фирма часто применяет алгоритм множественных наблюдений для повышения точности своих наблюдений путем обработки данных эллипса неопределенностей.

Гироскопическая система G2TM обеспечивает погрешность угла наклона 0,5, азимута - 0,3, имеет диаметр 76 мм (с тепловым экраном), самонастраивается на север и позволяет определять ориентацию в обсаженных скважинах.

Гироскопическая система SURWELR диаметрами 44 мм и 76 мм (собственно 82,5 мм и 136,7 мм в тепловом экране) обеспечивают инклинометрические измерения в условиях сильных магнитных помех с записью показаний.

Гироскопическая система BOSSR позволяет определять угол наклона с точностью 0,1, азимут - 1,0 с передачей сигнала в реальном времени. Имеются системы широкого назначения SROTM, серий 10000, 10000НН, 700, 900, однако возможность их применения в ГС не обозначена. Существует полигон для эталонных измерений, полевые калибровочные устройства.

Из сказанного видно, что компания уделяет внимание не только созданию ассортимента приборов ориентации широкого применения (вплоть до температур 315С), но и прецизионной обработке информации по различных алгоритмам, включая сложные статистические алгоритмы обработки многоточечных измерений, алгоритмы увязки измерений различного типа (инклино­метрических и магнитометрических и т.д.).

Из сказанного видно, что фирма имеет не только обширный опыт, но и занимает передовые позиции в разработке и применении систем определения направлений в ГС.

Имеются гидроимпульсные системы передачи информации под названием DWD\DGWD (без расшифровки), соответствующие основным номиналам бурения (от 89 до 318 мм). Отмечено, что для надежной работы системы требуется очистка бурового раствора от шлама и песка на вибрационном сите с тем, чтобы содержание твердых частиц не превышало 2%. Частота снятия показаний с различных приборов (опрос системой зондов) колеблется в пределах 1-11 с.

Важнейший вопрос, касающийся работы этой и других гидроимпульсных систем передачи данных на поверхность, состоит в следующем: как управляется система при различных компоновках датчиков (наборах комплексов методов).

Отрезки труб, содержащие различные датчики, имеют кабельные вводы, образующие единую линию при свинчивании труб. Порядок соединения для телеметрии не важен и определяется только соображениями бурения: наличие стабилизаторов, суммарная длина секции и т.д.

Существует 8 форматов передачи данных для различных конфигураций приборов (различных сборок). Некоторые форматы, например, трехосная магнитометрия в немагнитной трубе, требуют измерений в неподвижном состоянии инструмента при выключенных насосах для внесения поправок от соседних (стальных) труб. Некоторая часть геофизической информации заносится в память для последующего считывания на поверхности.

Выбор соответствующего формата регистрации и передачи данных, насколько можно понять из невнятного описания, задается с поверхности кодовой последовательностью импульсов давления на выходе бурового насоса (детали не сообщены).

Другая гидроимпульсная система МРТ SpectrumR предназначена, по-видимому, для работы с комплексными, наиболее сложными сборками приборов. Она предъявляет более высокие требования к качеству раствора (содержание песка менее 1%), обладает способностью самоочищения (удале­ния из клапанов гелей, применяемых для борьбы с зонами ухода раствора). Клапанный механизм работает по принципу частичного перепуска раствора изнутри трубы наружу, что создает небольшие перепады (информационные импульсы) давление раствора порядка 1-1,4 МПа. Однако эта амплитуда оказывается достаточной для надежной регистрации информационного импульса на поверхности. Кроме того, кодовыми импульсами давления с поверхности телеметрия может быть настроена на требуемый режим передачи данных (например, трехосная акселерометрия, или магнитометрия в покое, в момент добавления новой секции колонны).

Программное обеспечение для управления всеми элементами технологии включает следующие элементы (программные блоки):


  • проект работ, включая траекторию скважины, точки начала искривления ствола, криволинейные участки (один или два), точка входа в коллектор, длина горизонтального участка. На этом этапе извлекаются из региональной базы данных основные механические параметры разреза, определяющие сопротивление пород вращению и продольному перемещению инструмента, выбираются технические параметры из каталога оборудования для реализации проекта. Графика системы представляет проект в плане и возможных разрезах и рассчитывает критические состояния до ближайших стволов всех соседних скважин (с произвольной траекторией);

  • расчет механических характеристик включает расчет момента сопротивления вращению и продольному перемещению колонны на различных участках ствола с учетом геологии разреза, оценивает критические значения нагрузок для различных по жесткости буровых труб, оценивает критические значения изгибающих моментов;

  • расчет гидравлических характеристик сборки включает соотношение на двигателе. Совокупность гидравлических параметров позволяет оценить режим работы двигателя и долота, возможную аномальную фильтрацию (уход) раствора в совокупности с моментом на долоте и т.д.;

  • анализ компоновки рабочей части (низа) буровой колонны. Этот программный блок присутствует во всех современных компьютерных системах управления горизонтальным бурением. Как можно понять, он подсказывает выбор конкретного набора инструментов, позволяющего реализовать заданный проектный вариант траектории скважины с минимальным количеством подъемов колонны для перемонтажа низа (помимо смены долота). (Этот блок присутствует в разработках всех фирм, являясь престижным).

Геофизическая программа PP/PGTM предназначена для выбора рациональных параметров раствора, предотвращающих как выброс пластовых флюидов, так и повреждение (незапланированный гидроразрыв) пласта. Она включает оперативные параметры каротажа - ГК, параметры проходки, возможно ГГК или ННК. Используется система петрофизических соотношений для данного региона. Совокупность этих соотношений предназначена для прогнозной оценки пластового давления объекта и правильного выбора параметров раствора. Упомянуто, что система имеет региональную базу данных всей совокупности параметров разреза. Приведены примеры проведения измерений в Северном море, содержащие полный набор ГИС.

Существует четвертая версия системы PlutoTMv4/0, которая объединяет все упомянутые блоки в единую систему обработки и комплексной интерпретации измерений в процессе бурения. Помимо описанных функций она также выполняет пространственные многоскважинные построения траекторий.

К сожалению, для детального анализа принципов ее работы потребуется дополнительная информация.

Дополнение: В самое последнее время стал доступен новый каталог этой фирмы с параметрами аппаратуры, применяемой при измерениях в действующих (эксплуатационных) скважинах. Имеются следующие модули, легко собираемые в сборку на устье:



  • программируемый регистрирующий датчик давления PRPG на разные диапазоны (350-1050 кг/см3) с погрешностью 0,05%, таймером, литиевыми или щелочными батареями, температурным датчиком (0,01) и памятью на 25600 замеров (до 100 часов работы);

  • кварцевый датчик давления QRPG (погрешность 0,025%);

  • кварцевый датчик давления QSRO со считыванием с поверхности;

  • автономный детектор гамма-излучения GRDT;

  • скважинный автономный расходомер DMRM с набором крыльчаток 1,75-7,62 мм;

  • устройство DFCT для определения диэлектрической проницаемости (водосодержания) скважинной жидкости;

  • радиоактивный плотномер скважинной жидкости RFDT c Am-241 c разрешением 0,01 г/см3;

  • глубинный манометр DPPG-R с электрическим разъемом.

Все модули имеют собственное питание, память и таймер, что позволяет приписать каждому измерению относительное время с интервалом от 1 с и выше.

Модули быстро собираются в сборку диаметром 3,8-4,3 см с необходимыми центраторами. Сборки различной конфигурации, по-видимому, могут быть доставлены в скважину различными способами, включая гибкие трубы.

В таблице 6.1 приводятся технические характеристики наиболее распространенных зарубежных систем.

Таблица 6.1

Технические характеристики зарубежных телеметрических систем для геофизических исследований при проводке наклонно-направленных и горизонтальных нефтегазовых скважин

№п/п

Техническая характеристика

Фирма, страна разработчик-изготовитель

Анадрилл Шлюмберже, Франция

Халлибартон, США

Сперри Сан, США

Анадрилл Шлюмберже, Франция

Компьюталог, Канада

Бэккер Хугнес Интег, США

Халлибартон, США

Теледрилл, США

Геосервис, Франция

1

Название (шифр) систем

Power Pulse

MBD

MBD

MBD

MBD

MBD

LBD

MBD

MBD

2

Измеряемые параметры:
-инклинометрические
-технологические

-геофизические


Z (0,1)


W (0,1)

A (1,0)


M, Q, t, P, W

КС, ГК, АК

(ГГК, ННК)

Z (0-1800,2)

W(0-3600,2)

A (0-3600,2)



Z, W, A


магн., гир.

Z (0-1800,2)

W(0-3600,2)

A (0-3600,2)

P, t

ГК, КС



Z (0-1800,1)

W(0-3601,5)

A(0-3600,25)

t

ГК


Z (0-1800,2)

W(0-3601,5)

A (0-3601,0)

t (0-1502)

ГК, магнит. поле


Z (0-1800,2)

W(0-3600,2)

A (0-3600,2)


ВК, АК, КС, ГК, ГГК,ННК, пеленгация

Z (0-1800,2)

W(0-3600,2)

A (0-3600,2)

ГК, КС

Z (0-1800,2)

W(0-3600,2)

A (0-3600,2)



ГК, КС

3

Канал связи

Гидравлич.

Э/м

Гидравлич.

Э/м

Гидравлич. отриц. импульсн.

Гидравлич. положит.

Гидравлич.

Э/м

Э/м

4

Дальность канала, км

>5

До 3

>5

До 3

5 и более

5 и более

> 5

До 3

До 3

5

Скорость передачи, бит/с

3-6 до 10

До 2-45

3-6

До 16

12, 18, 24

12, 18, 24




До 16

До 16

6

Источник энергоснабжения

Турбоагрегат, аккумулятор

Аккумулятор

Турбоагрегат, аккумулятор

Аккумулятор

Аккумулятор

Литиевые батареи

Батареи

Аккумулятор

Батареи

7

Термобаростойкость, С,/Мпа

150

125/140

125(315)

125/140

150/137

150/138

150/138

125/140

125/140

8

Ресурс работы, ч











200

200





9

Наличие обратного канала

Гидроимпульсами обратной полярности

Есть

Гидроимпульсами

Есть

Есть

Есть



Есть

Есть

10

Работа с содержанием песка, %

До 1

До 10

<1,0

До 10

До 1

До 1

До 1

До 10

До 10

11

Область применения

ННС, ГС

ННС, ГС

ННС, ГС

ННС, ГС

ННС, ГС

ННС, ГС

ННС, ГС

ННС, ГС

ННС, ГС

12

Особенности
















До 30 g









Из совокупности рассмотренных материалов можно составить обобщенный портрет этой технологии, возможно, удобный геофизику-каротажнику.



  1. Весь процесс проектирования скважины, проводки, оперативной обработки материалов бурения и геофизики, комплексной интерпретации всей совокупности информации обрабатывается компьютером с помощью специально созданных программных систем. Можно сказать, что компьютерная технология MWD существует у всех солидных фирм.

  2. Компьютерные технологии проектирования геофизических зондов (максимальная глубинность, максимальное отношение сигнал/помеха, чувствительность и т.д.) также существуют у всех фирм. Некоторые указывают на это явно, другие предпочитают публикации в научных журналах. Существует большое разнообразие в конструкции и размещении зондов ГК, ЭМК, ГГК, ННК.

  3. Существует широко внедренная единая система передачи информации - гидроимпульсный канал связи. В то же время многие фирмы публикуют материалы по системам с электромагнитным каналом связи, дальность его не превышает 3,0 км. Вместе с тем, в организации работы канала (количество режимов, кодовые последовательности импульсов и т.д.), по-видимому, существует большое разнообразие, определяемое набором датчиков и технологией работ.

  4. Главная задача оперативной интерпретации - правильная отбивка границ между литологическими разностями, чтобы своевременно корректировать траекторию и исключить перебурки. Для этого наверх передается такой объем информации, который способен пропустить гидроимпульсный канал (реально 3-6 бит/сек). Остальная информация запоминается внизу и считывается при подъеме инструмента. Объем памяти рассчитан на 200 часов непрерывной работы.

  5. Комплексная интерпретация включает геофизическую и техническую информацию (все параметры бурения) и существенно опирается на региональную базу данных. Геофизическая задача состоит в оценке коллекторов и их насыщения. Для достаточно точного решения этой задачи в условиях сильной неопределенности конфигурации сечения ГС и зоны проникновения заметна тенденция создания многозондовых приоров ГИС.


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   25   26   27   28   29   30   31   32   33


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал