드릴링 중 측정(MWD) 개요
원격 측정 방법은 대량의 다운홀 데이터를 처리하는 데 어려움이 있었기 때문에 MWD의 정의는 도구 메모리에 저장되었다가 도구가 표면으로 반환될 때 복구되는 데이터를 포함하도록 확장되었습니다. 모든 MWD 시스템에는 일반적으로 세 가지 주요 하위 구성 요소가 있습니다.
- 전력 시스템
- 원격 측정 시스템
- 방향 센서
전력 시스템
MWD의 전력 시스템은 일반적으로 배터리 또는 터빈의 두 가지 유형 중 하나로 분류될 수 있습니다. 두 가지 유형의 전력 시스템 모두 고유한 장점과 단점을 가지고 있습니다. 많은 MWD 시스템에서는 이러한 두 가지 유형의 전력 시스템 조합을 사용하여 MWD 도구에 전력을 공급하므로 간헐적인 시추-유체 흐름 조건 중에 전력이 중단되지 않습니다. 배터리는 드릴링-유체 순환과 관계없이 이러한 전력을 제공할 수 있으며 구멍 안팎으로 넘어지는 동안 로깅이 발생하는 경우 필요합니다.
배터리 시스템
리튬-염화티오닐 배터리는 MWD 서비스 온도에서 높은 에너지 밀도와 우수한 성능이 탁월하게 결합되어 있기 때문에 MWD 시스템에 일반적으로 사용됩니다. 수명이 거의 다할 때까지 안정적인 전압 소스를 제공하며 공급 장치를 조절하기 위해 복잡한 전자 장치가 필요하지 않습니다. 그러나 이러한 배터리는 순간 에너지 출력이 제한되어 있어 높은 전류 소모가 필요한 애플리케이션에는 적합하지 않을 수 있습니다. 이러한 배터리는 낮은 온도에서는 안전하지만 180도 이상으로 가열하면 격렬하고 가속된 반응을 일으키고 상당한 힘으로 폭발할 수 있습니다. 결과적으로 리튬-염화티오닐 배터리를 여객기로 운송하는 데 제한이 있습니다. 이러한 배터리는 사용 수명 동안 매우 효율적이지만 재충전이 불가능하고 폐기 시 엄격한 환경 규정이 적용됩니다.
터빈 시스템
풍부한 발전의 두 번째 원천인 터빈 동력은 장비의 굴착-유체 흐름을 사용합니다. 회전력은 터빈 로터에 의해 공통 샤프트를 통해 교류 발전기로 전달되어 가변 주파수의 3{2}}상 교류(AC)를 생성합니다. 전자 회로는 AC를 사용 가능한 직류(DC)로 정류합니다. 이 장비의 터빈 로터는 가능한 모든 진흙 펌핑 조건을 수용할 수 있도록 광범위한 유량을 수용해야 합니다. 마찬가지로, 로터는 시추 유체에 동반된 상당한 잔해물과 손실된-순환 물질(LCM)을 견딜 수 있어야 합니다.
원격 측정 시스템
머드{0}}펄스 원격 측정은 상업용 MWD 및 시추 중 로깅(LWD) 시스템의 표준 방법입니다. 드릴파이프 위로 전달되는 음향 시스템은 드릴링 유체에서 1000m당 약 150dB의 감쇠를 겪습니다.[1]일체형 하드와이어를 사용하여 특수 드릴파이프를 구성하려는 여러 시도가 있었습니다. 매우 높은 데이터 속도를 제공하지만 통합 하드와이어 원격 측정 방법에는 다음이 필요합니다.
- 값비싼 특수 드릴파이프
- 특수취급
- 열악한 조건에서도 신뢰성을 유지해야 하는 수백 개의 전기 연결
다운홀 측정이 폭발적으로 증가하면서 이 분야의 새로운 작업이 활발해졌습니다.[2]2,000,000비트/초를 초과하는 데이터 속도가 입증되었습니다.
저주파 전자기 전송은 MWD 및 LWD 시스템에서 상업적으로 제한적으로 사용됩니다. 공기나 폼을 굴착유체로 사용할 때 사용되기도 합니다. 전자기 원격 측정이 전송될 수 있는 깊이는 위에 놓인 구조물의 전도성과 두께에 의해 제한됩니다. 드릴스트링에 위치한 리피터 또는 신호 부스터는 전자기 시스템이 안정적으로 전송할 수 있는 깊이를 확장합니다.
세 가지 진흙-펄스 원격 측정 시스템(양-펄스, 음{2}}펄스, 연속-파 시스템)을 사용할 수 있습니다. 이러한 시스템은 펄스가 진흙 볼륨에 전파되는 방식으로 명명되었습니다. 네거티브-펄스 시스템은 소량의 고압 드릴스트링 머드를 드릴파이프에서 환형체로 배출하여 머드 체적보다 낮은 압력 펄스를 생성합니다. 포지티브-펄스 시스템은 드릴파이프에 일시적인 흐름 제한(드릴링{10}}이수량보다 높은 압력)을 생성합니다. 연속-파 시스템은 진흙을 통해 전송되는 반송파 주파수를 생성하고 반송파의 위상 변이를 사용하여 데이터를 인코딩합니다. 다양한 데이터{14}}코딩 시스템이 사용되는데, 이는 펄서의 수명과 신뢰성을 최적화하도록 설계되는 경우가 많습니다. 왜냐하면 펄서가 연마성 고압-이류와의 직접적인 접촉에서 살아남아야 하기 때문입니다.
원격 측정{0}}신호 감지는 장비 스탠드파이프에 있는 하나 이상의 변환기에 의해 수행됩니다. 데이터는 스키드 유닛이나 드릴 바닥에 장착된 표면 컴퓨터 장비에 의해 신호에서 추출됩니다. 성공적인 데이터 디코딩은 신호-대-잡음 비율에 크게 좌우됩니다.
신호 크기와 원격 측정 데이터 속도 사이에는 밀접한 상관 관계가 존재합니다. 데이터 속도가 높을수록 펄스 크기는 작아집니다. 대부분의 최신 시스템에는 도구의 원격 측정 매개변수를 다시 프로그래밍하고 문제가 발생하지 않고 데이터{1}}전송 속도를 늦출 수 있는 기능이 있습니다. 그러나 데이터 속도를 늦추면 로그-데이터 밀도에 부정적인 영향을 미칩니다.
신호 잡음
신호 잡음의 가장 주목할만한 소스는 머드 펌프로, 비교적 높은 주파수의 잡음을 발생시키는 경우가 많습니다-. 펌프 주파수 간의 간섭으로 인해 고조파가 발생하지만 이러한 배경 소음은 아날로그 기술을 사용하여 필터링할 수 있습니다. 펌프-속도 센서는 원시 원격 측정 신호에서 펌프 소음을 식별하고 제거하는 매우 효과적인 방법이 될 수 있습니다. 머드 볼륨의 낮은-주파수 소음은 드릴링 모터에 의해 종종 생성됩니다. 우물 깊이와 진흙 유형도 수신된-신호 진폭과 폭에 영향을 미칩니다. 일반적으로 유성-기반 머드(OBM)와 유사-유성-기반 머드는 수성-기반 머드보다 압축성이 더 높습니다. 따라서 신호 손실이 가장 큽니다. 그럼에도 불구하고 압축성 유체 내 거의 9,144m(30,000피트) 깊이에서 심각한 문제 없이 신호를 검색했습니다.
방향 센서
방향-센서 기술의 최신 기술은 3개의 직교 플럭스게이트 자력계와 3개의 가속도계 배열입니다. 일반적인 상황에서는 표준 방향 센서가 허용 가능한 측량을 제공하지만 바닥 구멍 위치에 불확실성이 존재하는 응용 분야에서는 문제가 될 수 있습니다. 더 길고 더 복잡한 유정을 시추하려는 최근 추세는 표준 오차 모델의 필요성에 관심을 집중시켰습니다.
유정 정확도 산업 운영 위원회(ISCWA)가 수행한 작업은 관련 신뢰 수준과 함께 위치 불확실성을 정량화하는 표준 방법을 제공하는 것을 목표로 했습니다. 오류의 주요 원인은 다음과 같이 분류되었습니다.
- 센서 오류
- BHA의 자기 간섭
- 도구 정렬 불량
- 자기장-불확실성
측정된 깊이의 불확실성과 함께 바닥공 조사의 불확실성은 절대 깊이의 오류에 대한 한 가지 원인입니다. 모든 실시간- 방위각 보정 방법에서는 원시 데이터를 표면으로 전송해야 하며, 이로 인해 원격 측정 채널에 부하가 가해집니다.
자이로스코프(자이로)-내비게이션 MWD의 개발은 기존 내비게이션 센서에 비해 상당한 이점을 제공합니다. 더 높은 정확성 외에도 자이로는 자기장의 간섭을 받지 않습니다. 현재의 자이로 기술은 기계적 견고성을 통합하고 외부 직경을 최소화하며 온도 감도를 극복하는 데 중점을 두고 있습니다. 이 기술의 주요 응용 분야는 자기 간섭의 영향을 받는 지역에서 킥오프를 수행할 때 유선 자이로가 사용하는 장비 시간을 절약하는 것입니다.
공구 작동 환경 및 공구 신뢰성
MWD 시스템은 가장 가혹한 운영 환경에서 사용됩니다. 고압 및 온도와 같은 명백한 조건은 모두 엔지니어와 설계자에게 너무 친숙합니다. 유선 산업은 이러한 상황을 성공적으로 극복해 온 오랜 역사를 가지고 있습니다.
온도
대부분의 MWD 도구는 최대 150도까지의 온도에서 지속적으로 작동할 수 있으며 일부 센서는 최대 175도까지 사용할 수 있습니다. MWD-도구 온도는 이수 순환의 냉각 효과로 인해 유선 통나무로 측정한 지층 온도보다 20도 낮을 수 있으므로 MWD 도구가 직면하는 최고 온도는 시추-유체가 장기간 순환되지 않은 구멍으로 실행되는 동안 측정된 온도입니다. 이런 경우에는 구멍 안을 달리는 동안 주기적으로 순환을 차단하는 것이 바람직하다. Dewar 플라스크를 사용하여 고온으로부터 센서와 전자 장치를 보호하는 것은 다운홀 노출 시간이 일반적으로 짧은 유선 라인에서는 일반적이지만, 견뎌야 하는 고온에서의 긴 노출 시간 때문에 MWD에서는 온도 보호를 위해 플라스크를 사용하는 것이 실용적이지 않습니다.
압력
다운홀 압력은 MWD 시스템의 온도보다 문제가 적습니다. 대부분의 도구는 최대 20,000psi를 견딜 수 있도록 설계되었으며 전문 도구의 정격은 25,000psi입니다. 정수압과 시스템 배압의 조합이 이 한계에 도달하는 경우는 거의 없습니다.
다운홀 충격 및 진동
다운홀 충격과 진동은 MWD 시스템에 가장 심각한 문제를 안겨줍니다. 예상과는 달리 계측된 다운홀 시스템을 사용한 초기 테스트에서는 측면(측{1}}대-측면) 충격의 크기가 일반 드릴링 중 축 방향 충격보다 훨씬 더 큰 것으로 나타났습니다. 모뎀 MWD 도구는 일반적으로 100,000주기의 수명 동안 0.5ms 동안 약 500G의 충격을 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 스틱/슬립 비틀림 가속도에 의해 생성되는 비틀림 충격도 중요할 수 있습니다. 반복적으로 달라붙거나 미끄러지는 경우 도구가 파손될 수 있습니다.
도구 신뢰성 통계
MWD-도구 신뢰성 통계의 측정 및 보고를 표준화하기 위한 초기 작업은 실패를 정의하고 성공적인 순환 시간의 총 수를 총 실패 수로 나누는 데 중점을 두었습니다. 이 작업으로 인해 평균-시간-간-간격(MTBF)이 발생했습니다. 통계적으로 유의미한 기간(일반적으로 2,000시간) 동안 데이터를 축적하면 의미 있는 실패-분석 추세를 도출할 수 있습니다. 그러나 다운홀 도구가 더욱 복잡해짐에 따라 IADC(International Association of Drilling Contractors)는 MTBF 통계 획득 및 계산에 대한 권장 사항을 발표했습니다.
자이로 측량 장비의 세계적 선두 제조업체인 China Vigor는 다운홀 작업에서 정밀도와 신뢰성의 중요한 역할을 완전히 인식하고 있습니다. 2015년부터 우리는 자이로 경사계 시스템의 연구와 개선에 지속적인 투자를 해왔습니다. 오늘날 Vigor의 도구는 중앙 아시아, 유럽 및 아프리카의 유전에서 성공적으로 운영되고 있으며{3}}높은-정확도 데이터를 제공하여 고객이 비생산적인 시간을 크게 줄일 수 있도록 도와줍니다.-
눈에 띄는 예는 Vigor Pro-가이드 시리즈 자이로 경사계입니다. 이 자이로 경사계는 업계 최고의{1}}데이터 보상 알고리즘을 통합하여 드리프트 값을 최소화하고 지속적으로 정확한 설문조사 결과를 보장합니다. 성능 외에도 Pro{3}}Guide 시리즈는 견고성과 유지 관리 용이성을 고려하여 설계되었습니다. 견고한 구조는 운송 및 유지 관리 위험을 줄여 총 소유 비용을 낮추는데, 이는 고객의 강력한 승인을 얻은 주요 이유입니다.
우리 기술팀은 정기적으로 현장 로깅 지원을 제공하며 -꾸준하고 긍정적인 피드백을 받아왔습니다. 또한 China Vigor가 LWD(Logging While Drilling), GWD(Gyro While Drilling) 및 MWD(Measurement While Drilling) 시스템의 현장 테스트를 성공적으로 완료했으며 현재 시장 소개가 진행 중이라는 소식을 공유하게 되어 기쁘게 생각합니다.
Vigor Pro-가이드 시리즈와 앞으로 출시될 시추 기술이 어떻게 작업의 효율성과 정확성을 향상시킬 수 있는지 알아보려면 언제든지 당사의 전문 엔지니어링 팀에 문의하세요. 우리는 전문적인 솔루션과 전문적인 서비스로 귀하를 지원하기를 기대합니다.
