Телеметрична система геонавігації при бурінні свердловин
Телеметрична система геонавігації при бурінні свердловин — система пристроїв, яка включає в себе підземне і наземне обладнання і дозволяє отримати такі технологічні дані, які надходять від підземного блоку телеметричної системи.
Створенням телеметричних систем для контролю вибійних параметрів почали займатися в середині 1940-х років. В основному ці дослідження проводилися в США на рівні виконання пошукових робіт. На початку 1950-х років були створені дослідні зразки телесистем з гідравлічним каналом зв'язку вибій–гирло свердловини. Проводились роботи і по розробці телесистем з дротовим та електромагнітним (бездротовим) каналами зв'язку.
У ХХІ ст у галузі каротажу в процесі буріння найбільш успішно працюють фірми Schlumberger, Halliburton, Baker Hughes, Teleco, Eastman Cristensen (США), Sperry-Sun (Велика Британія). Ці фірми в кінці 1980-х років розробили і використовують телесистеми MWD (measurement while drilling – вимірювання під час буріння) з гідравлічним каналом зв'язку, що дозволяють здійснювати оперативний контроль за траєкторією свердловин шляхом вимірювання інклінометричних і деяких технологічних параметрів.
Провідні світові фірми пропонують системи LWD (logging while drilling – реєстрація під час буріння) з гідравлічним каналом зв'язку з набором методів, які не поступаються системам каротажу на кабелі.
Телеметричні системи включають комплекс: вибійних датчиків, максимально наближених до вибою свердловини, автономне джерело живлення, найчастіше у вигляді гідротурбіни, що виробляє електроенергію, систему, зняття, передачі і прийому інформації з вибою на поверхню, комп'ютерну систему обробки отриманих даних для вирішення задач контролю і управління процесом буріння свердловини.
Дані, які надходять від підземного блоку телеметричної системи:
- зенітний кут посування свердловини;
- азимутальний кут;
- положення відхилювача;
- природну радіоактивність бокових порід;
- температуру в свердловині;
- тиск у свердловині.
Геонавігація, як науково-практичний напрямок освоєння надр, вирішує проблеми керування траєкторією стовбура свердловини у взаємозв'язку з дослідженням навколосвердловинного простору і впливом на нього в процесі буріння. Геонавігація успішно застосовується не тільки в розробці нафтогазових родовищ, а й інших джерел вуглеводню (бітумів, високов'язкої нафти, газових гідратів і тощо), а також в інженерній геології при містобудуванні і комунікаційних роботах, у сільському господарстві та екологічних дослідженнях.[1]
Зібрана свердловинна інформація повинна бути передана на поверхню для оперативного прийняття рішень про зміну режимів буріння в разі потреби. За доставлення даних від вибою до гирлі (включаючи обробку, кодування і декодування) відповідає комплекс елементів ТС під загальною назвою «канал зв'язку».
Для передачі інформації з вибою свердловини на поверхню застосовуються різні канали зв'язку: 1. Системи з акустичним каналом зв'язку. 2. Телесистеми з гідравлічним каналом зв'язку. 3. Електромагнітний (бездротовий) канал зв'язку. 4. Дротовий канал зв'язку. 5. Комбінований канал зв'язку.
В результаті багаторічних досліджень і практичного використання в реальних умовах буріння широке застосування знайшли три канали зв'язку: гідравлічний, електромагнітний та електропровідний.
У кожного з цих каналів зв'язку є свої переваги і недоліки. Різноманітність умов буріння, а також економічна доцільність визначають кожному каналу зв'язку свою область застосування.
- Гідравлічний канал зв'язку (ГКЗ).
Поширення гідравлічного каналу зв'язку для передачі інформації викликано наступними його перевагами:
- гідравлічний канал зв'язку є природним каналом зв'язку, так як в ньому в якості каналу зв'язку використовується стовп бурового розчину в бурильній колоні, а отже, не потрібно додаткових витрат на організацію каналу зв'язку;
- гідравлічний канал зв'язку має велику дальність дії.
Недоліки даного каналу зв'язку — низька інформативність через відносно низьку швидкість передачі, низька стійкість перед перешкодами, послідовність у передачі інформації, необхідність в джерелі електричної енергії (батарея, турбогенератор), відбір гідравлічної енергії для роботи передавача та турбогенератора, неможливість роботи з продувкою повітрям і аерованими рідинами.
- Електромагнітний (бездротовий) канал зв'язку (ЕМКЗ).
У порівнянні з гідравлічним каналом електромагнітний канал зв'язку має наступні переваги:
- підвищена надійність деталей вибійних пристроїв, що контактують з абразивним потоком бурового розчину;
- простота в управлінні, можливість зворотного зв'язку.
Разом з тим електромагнітний канал зв'язку володіє і деякими недоліками, такими як обмеження дальності дії властивостями геологічного розрізу, її залежність від матеріалу бурильних труб, а також відсутність можливостей дослідження в морі та соленосних відкладеннях, досить висока складність електронного керуючого блоку.
- Електропровідний канал зв'язку (ЕПКЗ).
Цей канал має перевагу перед усіма відомими каналами зв'язку — це максимально можлива інформативність, швидкодія, багатоканальність, стійкість, надійність зв'язку; відсутність вибійного джерела електричної енергії та потужного передавача; можливість двостороннього зв'язку; не вимагає витрат гідравлічної енергії; може бути використаний при роботі з продувкою повітрям і з використанням аерованої промивної рідини. До недоліків електропровідного каналу зв'язку відносяться наявність кабелю в бурильної колоні і за нею, що створює труднощі при бурінні; витрати часу на його прокладку; необхідність захисту кабелю від механічних пошкоджень; неможливість обертання колони (не актуально при застосуванні струмозйомника, що встановлюється під вертлюгом); неможливість закриття превентора при знаходженні кабелю за колоною бурильних труб; необхідність доставки (протискання) вибійного модуля або контактної муфти до місця стикування (посадки) при зенітних кутах більше 60° за допомогою протискувального пристрою (є варіанти прокладання кабелю всередині труб через вертлюг).
- Комбінований канал зв'язку.
Комбінований канал зв'язку це поєднання різних за своєю фізичною сутністю каналів зв'язку. Його використання, незважаючи на певні додаткові витрати, дозволяє уникнути недоліків, властивих вищезгаданих каналів.
Отже, з огляду на недоліки застосовуваних каналів зв'язку, необхідно їх удосконалювати, а також розробляти нові канали, так як різноманітні гірничо-геологічні умови, різні техніко-технологічні аспекти проводки свердловин і економічні фактори висувають більш високі вимоги до інформативності процесу буріння.
- ↑ Геонавігація. Архів оригіналу за 2 квітня 2018. Процитовано 2 квітня 2018.