اطلاعات نوسان و ابزارهای مورد نیاز

نوسان پیچشی با فرکانس بالا

درک این نیروهای حفاری مخرب و جستجوی راه حل های احتمالی

پارامترهای حفاری شدیدتر می شوند و ابزارهایی برای تکمیل چاه ها سریعتر و ارزان تر تحت فشار قرار می گیرند. حالت های خرابی مونتاژ پایین (BHA) از بین می روند اما موارد جدید جای خود را می گیرند. طیف گسترده ای از انواع لرزش پایین سوراخ - دشمن حفاری کارآمد - در حال وقوع است و انرژی تلف شده ای ایجاد می کند که دیگر برای برش سنگ در دسترس نیست.

از آنجا که اپراتورها نقاط عطف حفاری را تعقیب می کنند و میزان نفوذ بیشتری را در روز و فیلم های بیشتر در روز تقاضا می کنند ، باید تأثیرات بر ابزارهای پایین چاله با سنسورها و الکترونیک در نظر گرفته شود تا اطمینان حاصل شود که امید به زندگی از ابزارها رنج نمی برد. نوسانات پیچشی با فرکانس بالا اخیراً به دلیل تأثیرات احتمالی آن بر این ابزارها ، علاقه قابل توجهی را با عدم اطمینان فراوان آغاز کرده است. اپراتورها و ارائه دهندگان خدمات می خواهند در مورد HFTO اطلاعات بیشتری کسب کنند زیرا آنها از خرابی ابزارهای غیر قابل توضیح که ممکن است ایجاد کرده باشد ناامید شده اند.

درک پویایی حفاری

• پیچشی (نوسانات چوب لغزش ، گرداب بیت/BHA)
• محوری (بیت-طرح)
• جانبی (گردباد بیت/bha ، خم شدن ، پچ پچ بیت)

لرزش پیچشی بیشتر به دریل قابل توجه است و معمولاً از آن به عنوان چوب لغزش یاد می شود. علائم آن می تواند باعث نوسانات قدرت شود که برای حفظ سرعت ثابت چرخش سطح لازم است. این نوسانات زمانی ایجاد می شود که مته لحظه ای چرخش را متوقف کند (چوب) ، که گشتاور را در مته ایجاد می کند. گشتاور به جایی می رسد که به طور ناگهانی آزاد می شود (لغزش) ، و بیت و مته را به سرعت باز می کند. لغزش چوب باعث خستگی اتصالات یقه و لوله می شود ، آسیب بیت را فراخوانی می کند و عملکرد حفاری را کند می کند. دامنه فرکانس معمولی 0 تا 5 هرتز است. با افزایش RPM بیت و کاهش ، می توان لغزش چوب را مدیریت کرد.

لرزش محوری ، که معمولاً بیت گزاف گویی نامیده می شود ، هنگامی تولید می شود که بیت مته نمی تواند تماس مداوم با سازند را حفظ کند. با تغییر در بار قلاب ، می توان آن را در سطح تشخیص داد زیرا مته به سمت بالا و پایین می رود. متداول ترین با بیت های مخروطی غلتکی در سازندهای سخت ، گزاف گویی بیت می تواند بیت ها را از بین ببرد و در نتیجه حفاری کندتر و سفرهای بیت تر باشد. افزایش استفاده از بیت های PDC باعث کاهش تمرکز بر لرزش محوری به عنوان مشارکت کننده در آسیب ابزار Downhole شده است. دامنه فرکانس معمولی برای لرزش محوری 1 تا 10 هرتز است.

Lateral vibration produces a whirling drillstring in which the rotational axis of the string is not aligned with the center of the borehole. This damages downhole tools, but also creates a borehole that is larger than the diameter of the bit, furthering bit damage and reducing drilling efficiency. Typical frequency ranges are 5 to 100 Hz for bit whirl, 5 to 20 Hz for BHA whirl, and 50 to >350 هرتز برای پچ پچ.

در حالی که لرزش جانبی می تواند آسیب زا ترین نوع پویایی حفاری باشد ، لرزش پویا پیچشی احتمالاً کمترین درک است. دینامیک پیچشی را می توان به سه نوع تقسیم کرد:

• لغزش کامل چوب (FSS): اختلال عملکردی در لغزش چوب که در آن بیت در هنگام حفاری به یک توقف کامل می رسد
• نوسانات گشتاور با فرکانس پایین (LFTO): نوسانات سینوسی در حفاری ناشی از RPM و تغییرات گشتاور
• نوسانات گشتاور با فرکانس بالا (HFTO): با نوسانات بیش از 50 هرتز ، که ممکن است بالاتر از 500 هرتز HFTO باشد ، اندازه گیری و کمیت به دلیل عدم وجود سنسورهای فرومایه که می تواند خوانش های فرکانس بالا و ضعیف شدن را به عنوان این نوسانات تشخیص دهد ، دشوار بوده است. از مته بالا بروید

پیشرفت در شیوه های حفاری ابزارهای پایین استرس

ابزارهای پایین سوراخ به طور مداوم در آزمایش قرار می گیرند تا به طور مؤثر و به طور مؤثر به عمق کل برسند. پیشرفت در موتورهای حفاری ، که باعث افزایش قدرت اسب بخار هیدرولیک به بیت می شود ، چنین پیشرفت حفاری است که احتمالاً منجر به افزایش تعداد خرابی ابزار Downhole شده است.

هنگامی که با بیت های تهاجمی تر ترکیب می شود ، نتیجه افزایش قابل توجهی در گشتاور ، سرعت دوار و حداکثر سرعت جریان (اندازه گیری شده در گالن در دقیقه) است. در حالی که این افزایش ها به طور کلی به کاهش زمان حفاری چاه کمک کرده است ، اما بدون نتیجه نیست.

موتورهایی با خروجی گشتاور بالاتر به طور معمول با بیت های PDC بسیار تهاجمی جفت می شوند. غرفه های حرکتی ممکن است به دلیل سازندهایی که همگن نیستند رخ دهد. هنگامی که این اتفاق می افتد ، سنبله های گشتاور حفاری حاصل بر اتصالات یقه مته تأثیر می گذارد و باعث ایجاد آسیب بیش از حد مبهم ، خرابی خستگی یا آسیب به ابزارهای پایین می شود. سود در حفاری اسب بخار موتور و عملکرد حالت های شکست جدید ایجاد می کند و به افزایش پویایی حفاری مخرب کمک می کند.

بینش در مورد تحقیقات HFTO

پیشرفت های اخیر در سنسورهای و اندازه گیری های Downhole منجر به علاقه اضافی به تحقیقات HFTO شده است. اطلاعات دینامیک حفاری از سنسورهای ابزار با افزایش پهنای باند یا داده های به دست آمده از سنسورهای اختصاصی با فرکانس بالا (HF) باید تحقیقات لازم را برای درک بهتر پدیده های ارتعاش در حال وقوع و چگونگی کاهش بهترین اثرات مخرب بهبود بخشیده و پیشرفت کند. با این حال ، قرار دادن سنسورهای HF در یا در نزدیکی بیت چالش برانگیز است.

در حالی که نزدیکی به بیت برای اندازه گیری لرزش نزدیک به منبع لازم است ، سنسورها به طور سنتی در سانترهای بیت ها قرار می گیرند یا در ابزارهای ورود به سیستم-در حالی که حفر می شوند (LWD) یا سیستم های قابل چرخشی (RSS) تعبیه شده اند.

داده های بیشتر همیشه بهتر است. به دست آوردن داده ها از سنسورهای متعدد در BHA و بالا بردن بیشتر دریل (در یک زیر مجموعه ویژه) می تواند چالش برانگیز باشد ، اما می تواند به دریل ها کمک کند تا درک کنند که چگونه لرزش رخ می دهد ، از کجا سرچشمه می گیرد و چگونه می توان آن را کاهش داد.

یک دیدگاه جایگزین نشان می دهد که HFTO واقعی نیست

علیرغم در دسترس بودن داده ها و اطلاعات اضافی در مورد HFTO ، برخی از تحقیقات نشان می دهد یک دیدگاه جایگزین: HFTO یک پدیده واقعی نیست و به عنوان یک مصنوعی سنسور رخ می دهد. در سال 2017 ، ترزا باومگارتنر پایان نامه خود را منتشر کرد و ارزش اطلاعات را از داده های دینامیک حفاری با فرکانس بالا به حداکثر رساند و آن را در دانشگاه تگزاس در آستین ارائه داد.

تحقیقات باومگارتنر منجر به توضیح جایگزین در مورد نوسانات در اندازه گیری شتاب مماس شد که قبلاً به HFTO نسبت داده شده بود. تحقیقات وی "نشان می دهد که محل سنسور در زیر اندازه گیری باید هنگام پردازش یا تجزیه و تحلیل حفاری های پایین حفاری داده های فرکانس بالا در نظر گرفته شود. از آنجا که مسیر سنسور با مسیر مرکز رشته متفاوت است (به دلیل موقعیت غیر عادی سنسور در مته) ، شتاب های اضافی ثبت شده است که نشان دهنده حرکات دریل نیست.

به همین دلیل ، مدل های کاملاً معتبر ارتعاشات ممکن است با اندازه گیری مطابقت نداشته باشند ، مگر اینکه مصنوعات سنسور ، مانند نمونه ای که در اینجا شرح داده شده است ، در نظر گرفته شود. »(Baumgartner 2017). او موافق است که لغزش و گردباد رخ می دهد اما استدلال می کند که HFTO فقط می تواند یک مصنوعات باشد. او فرضیه خود را با چندین شبیه سازی گرداب در اندازه های مختلف سوراخ پشتیبان می دهد. HFTO یا نه ، به طور کلی پذیرفته شده است که سطح بالایی از لرزش ، کنترل نشده باقی مانده ، می تواند منجر به خرابی ابزار زودرس شود.

مبارزه با شکست های ناشی از لرزش

به همان سادگی که به نظر می رسد ، ساخت قوی ترین RSS می تواند خطر خرابی های پایین را به حداقل برساند. در صورت بروز خرابی ، آنها به طور معمول به سطح بیش از حد انرژی لرزش نسبت داده می شوند. هر ابزار پایین سوراخ که حاوی الکترونیک داخلی است ، مستعد آسیب در محیط های حفاری تهاجمی با موتورهای حفاری خروجی بالا ، سرعت چرخشی بالا و WOB بالا است.

از آنجا که این دنیای حفاری است که ما در آن زندگی می کنیم ، D-Tech Rotary Stearable دائماً ابزار خود را برای از بین بردن حالت های خرابی و افزایش عملکرد ، بهینه سازی و ناهموار می کند ، از بین می برد و نقاط ضعف را به صورت منظم و افزایش مقاومت در برابر لرزش از بین می برد. به عنوان شواهدی از این فرایند در حال انجام ، این شرکت در سه ماه گذشته هفت تغییر در رابطه با بسته بندی سنسور در داخل یقه مته RSS انجام داده است. D-Tech با محکم کردن تحمل داخلی در بسته بندی سنسور و معرفی راه حل های جدید شوک سوار ، قابلیت انتقال لرزش را به طور قابل توجهی کاهش داده و منجر به یک سیستم قوی تر و قابل اعتماد تر می شود.

بهبود عملکرد با افزایش ارتباط سایت RIG

در حالی که این امر لرزش آسیب دیده را از بین نمی برد ، داشتن یک مهندس عملکرد D-Tech در محل یا نظارت بر عملیات نظارت از طریق مرکز 24 ساعته آنها می تواند ابزارهایی را ذخیره کند. با توجه به تعداد آنها ، حداقل 19 حادثه با درگیر شدن در مرکز زمان واقعی ، صرفه جویی در یک سفر بدون برنامه ریزی از آن جلوگیری می شود. هرچه تجربه بیشتری به دست می آید و فیلم های بیشتری حفر می شود ، دانش خاص حوضه D-Tech از سنگ شناسی و سازندها نیز رشد می کند.

این دانش با برقراری ارتباط با توصیه های حفاری و BHA به دکل و ارائه ورودی در انتخاب مناسب ترین پارامترهای حفاری برای به حداقل رساندن لرزش و به حداکثر رساندن ROP ، به حداقل رساندن خرابی های ارتعاش و لرزش کمک می کند. تیم D-Tech توصیه هایی را ارائه داده است ، مانند کاهش سرعت هنگام حفاری در هنگام حفر یک شکل گیری خاص ، افزایش وزن برای فشار از طریق یک بخش ، نگه داشتن پارامترهای حفاری در مشخصات RSS منتشر شده برای طولانی کردن زمان اجرا و غیره. برای کمک به مشتریان در دستیابی به اهداف عملکرد حفاری خود.

خلاصه

علیرغم تحقیقات جامع در مورد پویایی حفاری مخرب ، خرابی های مربوط به لرزش در ابزارهای پایین سوراخ هنوز با سرعت بالایی اتفاق می افتد. HFTO منطقه ای از تحقیقات را ارائه می دهد که نظرات در آن تقسیم شده است. D-Tech معتقد است HFTO یک پدیده واقعی است و در حال تلاش برای اجرای سنسورهای اندازه گیری پهنای باند بالاتر در ابزار چرخشی چرخشی خود هستند. این سنسورها داده های حفاری با فرکانس بالاتر را ضبط می کنند تا حالت های لرزش شایع را بهتر شناسایی کنند. درک منبع واقعی لرزش آسیب رسان ، تیم مهندسی آنها را در تقویت بیشتر و ناهموار کننده ابزارها برای بهبود عملکرد و ماندن در سوراخ طولانی تر راهنمایی می کند.

منابع

Baumgartner ، T. 2017. حداکثر رساندن ارزش اطلاعات از داده های دینامیک حفاری با فرکانس بالا. دانشگاه تگزاس در آستین ، آستین ، تگزاس (مه 2017)