穴あけ中の測定（MWD）の概要
テレメトリー手法では大量のダウンホール データに対処することが困難であったため、MWD の定義はツールのメモリに保存され、ツールが地表に戻ったときに回復されるデータを含むように拡張されました。すべての MWD システムには通常、次の 3 つの主要なサブコンポーネントがあります。
- 電源システム
- テレメトリーシステム
- 方向センサー
電力システム
MWD の電源システムは一般に、バッテリーまたはタービンの 2 つのタイプのいずれかに分類されます。どちらのタイプの電力システムにも固有の利点と欠点があります。多くの MWD システムでは、これら 2 種類の電源システムを組み合わせて MWD ツールに電力を供給するため、断続的な掘削流体の流れの状態でも電力が中断されません。{2}}バッテリーは掘削液の循環とは無関係にこの電力を供給できます。また、穴に出入りする際に記録が発生する場合にはバッテリーが必要です。-
バッテリーシステム
リチウム-塩化チオニル バッテリーは、高いエネルギー密度と MWD 使用温度での優れた性能の優れた組み合わせにより、MWD システムでよく使用されます。-耐用年数の終わり近くまで安定した電圧源を提供し、電源を調整するために複雑な電子機器を必要としません。ただし、これらのバッテリーは瞬間的なエネルギー出力が限られており、高電流ドレインを必要とする用途には適さない可能性があります。これらのバッテリーは低温では安全ですが、180 度を超えて加熱されると、激しく加速された反応が起こり、かなりの力で爆発する可能性があります。その結果、リチウム-塩化チオニル電池を旅客機で輸送することには制限が設けられています。これらのバッテリーは耐用年数にわたって非常に効率的ですが、充電式ではなく、その廃棄には厳しい環境規制が適用されます。
タービンシステム
豊富な発電の 2 番目の源であるタービン発電は、掘削リグの流体の流れを利用します。{0}回転力はタービン ローターによって共通のシャフトを介してオルタネーターに伝達され、可変周波数の三相交流 (AC) - が生成されます。電子回路は、AC を使用可能な直流 (DC) に整流します。この装置のタービン ローターは、考えられるすべての泥水圧送条件に対応するために、幅広い流量に対応する必要があります。-同様に、ローターは掘削液に混入した大量の破片や損失循環物質 (LCM) に耐えることができなければなりません。{7}}
テレメトリーシステム
泥パルス遠隔測定は、商業用 MWD および掘削中の記録（LWD）システムにおける標準的な方法です。{0}ドリルパイプに伝わる音響システムは、掘削液中で 1000 m あたり約 150 dB の減衰を受けます。[1]一体型のハードワイヤーを備えた特殊なドリルパイプを構築するために、いくつかの試みがなされてきました。非常に高いデータ レートを提供しますが、統合型ハードワイヤー テレメトリ方式では次のものが必要です。
- 高価な特殊ドリルパイプ
- 特殊な取り扱い
- 過酷な条件下でも信頼性を維持する必要がある何百もの電気接続
ダウンホール測定の爆発的な増加により、この分野での新たな研究が刺激されています。[2]2,000,000 ビット/秒を超えるデータ速度が実証されています。
低周波電磁送信は、MWD および LWD システムで限定的に商用利用されています。-空気または泡を掘削流体として使用する場合に使用されることがあります。電磁テレメトリーを送信できる深さは、その上にある地層の導電率と厚さによって制限されます。ドリルストリング内に配置されたリピータまたは信号ブースタは、電磁システムが確実に送信できる深さを拡張します。
正パルス、負パルス、連続波システムという 3 つの泥-遠隔測定システムが利用可能です。-これらのシステムは、そのパルスが泥土ボリューム内で伝播する方法にちなんで名付けられています。負の-パルス システムは、少量の高圧ドリルストリングの泥をドリルパイプからアニュラスに排出することにより、泥の量よりも低い圧力パルスを生成します。-正の-パルス システムは、ドリルパイプ内で一時的な流量制限（掘削泥量よりも高い圧力）を引き起こします。-連続波システムは、泥の中を伝わる搬送周波数を作成し、搬送波の位相シフトを使用してデータをエンコードします。多くの異なるデータ コーディング システムが使用されています。これらのシステムは、摩耗性の高い高圧泥流との直接接触に耐えなければならないため、パルサーの寿命と信頼性を最適化するように設計されています。-
テレメトリ-信号の検出は、リグのスタンドパイプにある 1 つ以上のトランスデューサーによって実行されます。データは、スキッド ユニットまたはドリル フロアに設置された地上コンピュータ装置によって信号から抽出されます。データのデコードが成功するかどうかは、信号対雑音比に大きく依存します。--
信号サイズとテレメトリ データ レートの間には密接な相関関係が存在します。データレートが高くなるほど、パルスサイズは小さくなります。最新のシステムのほとんどは、ツールのテレメトリ パラメータを再プログラムして、穴からつまずくことなくデータ転送速度を低下させる機能を備えています。-ただし、データ速度を遅くすると、ログデータ密度に悪影響が生じます。-
信号ノイズ
信号ノイズの最も顕著な発生源は泥水ポンプで、比較的高い周波数のノイズを発生させることがよくあります。{0}}ポンプ周波数間の干渉により高調波が発生しますが、これらのバックグラウンド ノイズはアナログ技術で除去できます。ポンプ-速度センサーは、生のテレメトリ信号からポンプ ノイズを特定して除去する非常に効果的な方法です。泥水中の低周波騒音は、掘削モーターによって発生することがよくあります。-井戸の深さと泥の種類も、受信信号の振幅と幅に影響します。-一般に、油-ベースの泥（OBM）と疑似{10}}油-ベースの泥は、水-ベースの泥よりも圧縮しやすいです。したがって、最大の信号損失が発生します。それにもかかわらず、圧縮性流体中の深さ約 9,144 m (30,000 フィート) から信号は大きな問題なく取得されました。
方向センサー
最先端の方向センサー技術は、3 つの直交するフラックスゲート磁力計と 3 つの加速度計のアレイです。{0}通常の状況では、標準の方向センサーで許容可能な調査が提供されますが、底穴の位置に不確実性が存在するアプリケーションでは問題が発生する可能性があります。より長く、より複雑な油井を掘削するという最近の傾向により、標準誤差モデルの必要性が注目されました。
坑井精度に関する業界運営委員会 (ISCWA) によって実施された作業は、位置の不確実性を関連する信頼レベルとともに定量化する標準的な方法を提供することを目的としていました。エラーの主な原因は次のように分類されました。
- センサーエラー
- BHA からの磁気干渉
- 工具の位置ずれ
- 磁場の不確実性-
測定深さの不確実性とともに、底孔調査の不確実性も絶対深さの誤差の一因となります。リアルタイム方位補正のすべての方法では、生データを地表に送信する必要があるため、テレメトリ チャネルに負荷がかかることに注意してください。-
ジャイロスコープ（ジャイロ）-ナビゲーション MWD の開発には、既存のナビゲーション センサーに比べて大きな利点があります。精度が向上することに加えて、ジャイロは磁界による干渉を受けません。現在のジャイロ技術は、機械的堅牢性の組み込み、外径の最小化、および温度感度の克服に重点を置いています。この技術の主な用途は、磁気干渉の影響を受けるエリアからキックオフを実行する際に、有線ジャイロによって使用されるリグ時間を節約することです。
工具の動作環境と工具の信頼性
MWD システムは、最も過酷な動作環境で使用されます。高圧や高温などの明らかな条件は、エンジニアや設計者にとってよく知られたものです。有線業界には、これらの条件をうまく克服してきた長い歴史があります。
温度
ほとんどの MWD ツールは最大 150 度の温度で連続動作でき、一部のセンサーは最大 175 度の定格で使用できます。 MWD-ツールの温度は、泥水の循環による冷却効果により、ワイヤーライン丸太で測定される地層温度よりも 20 度低い場合があります。そのため、MWD ツールが遭遇する最高温度は、掘削液が長期間循環されていない穴に突入しているときに測定される温度です。-このような場合は、ホール内を走っている間、定期的に循環を中断することをお勧めします。センサーや電子機器を高温から保護するためにデュワー瓶を使用することは、ダウンホールへの曝露時間が通常短いワイヤーラインでは一般的ですが、高温での長時間曝露に耐える必要があるため、MWD では温度保護にフラスコを使用することは現実的ではありません。
プレッシャー
MWD システムでは、ダウンホールの圧力は温度よりも問題になりません。ほとんどのツールは最大 20,000 psi まで耐えるように設計されており、専門ツールの定格は 25,000 psi です。静水圧とシステム背圧の組み合わせがこの制限に近づくことはほとんどありません。
ダウンホールの衝撃と振動
ダウンホールの衝撃と振動は、MWD システムに最も深刻な課題をもたらします。予想に反して、計装ダウンホールシステムを使用した初期のテストでは、通常の掘削中の横方向（横-横-）の衝撃の大きさが軸方向の衝撃よりも劇的に大きいことが示されました。現代の MWD ツールは通常、100,000 サイクルの寿命にわたって 0.5 ミリ秒間約 500 G の衝撃に耐えるように設計されています。スティック/スリップねじり加速度によって生じるねじり衝撃も重大な場合があります。繰り返しスティック/スリップにさらされると、工具が故障する可能性があります。
工具の信頼性統計
MWD ツールの信頼性統計の測定とレポートを標準化するために行われた初期の作業では、障害を定義し、成功した循環時間の合計を障害の合計数で割ることに重点が置かれていました。{0}この作業により、平均故障間隔 (MTBF) の数値が得られました。--データが統計的に有意な期間（通常は 2,000 時間）にわたって蓄積された場合、意味のある故障分析の傾向が導き出される可能性があります。{8}しかし、ダウンホールツールがより複雑になるにつれて、国際掘削請負業者協会 (IADC) は MTBF 統計の取得と計算に関する推奨事項を発表しました。
ジャイロ測量機器の世界的大手メーカーとして、China Vigor はダウンホール作業における精度と信頼性の重要な役割を十分に認識しています。 2015 年以来、当社はジャイロ傾斜計システムの研究と強化に継続的に投資してきました。現在、Vigor のツールは中央アジア、ヨーロッパ、アフリカの油田全体で順調に稼働しており、クライアントの非生産時間を大幅に削減するのに役立つ高精度のデータを提供しています。{{3}{4}
顕著な例は、Vigor Pro-Guide シリーズ ジャイロ傾斜計です。これには業界をリードするデータ補正アルゴリズムが組み込まれており、ドリフト値を最小限に抑え、一貫して正確な調査結果を保証します。{1} Pro{3}}Pro Guide シリーズは、パフォーマンスだけでなく、堅牢性とメンテナンスのしやすさを考慮して設計されています。頑丈な構造により、輸送やメンテナンスのリスクが軽減され、総所有コストが削減されます。これが、顧客から高い支持を得ている主な理由です。
当社の技術チームは定期的にオンサイト ロギング サポートを提供しており、一貫して肯定的なフィードバックを獲得しています。{0}また、China Vigor が掘削中の伐採 (LWD)、掘削中のジャイロ (GWD)、および掘削中の測定 (MWD) システムのフィールドテストを成功裡に完了し、現在市場導入が進行中であることを共有できることを嬉しく思います。
Vigor Pro{0}} ガイド シリーズと当社の今後の掘削技術がどのように業務の効率と精度を向上させるかを知りたい場合は、当社の専門エンジニアリング チームにお気軽にお問い合わせください。専門的なソリューションとプロフェッショナルなサービスでお客様をサポートできることを楽しみにしています。
