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技術升級! 看貝克休斯高速脈沖遙測技術aXcelerate PLUS

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泥漿脈沖遙測(MPT)技術是油氣上游領域實時數據傳輸的核心技術。隨著鉆井實時數據傳輸量的不斷增加,對高可靠性、高速MPT(HSMPT)技術的需求在不斷增長,目前全球很多地區都在使用該技術。然而,由于MPT技術應用環境及其要求的不斷變化,現有HSMPT系統的可靠性受到了諸多挑戰,例如實現海上現場服務工程師和遠程技術支持人員之間的相互交流等。

貝克休斯的自動化HSMPT系統結合了先進的自動化和信號處理技術,同時提高了數據的傳輸速度和可靠性。目前,aXcelerate PLUS系統已成功應用在了許多超深水鉆井環境,該系統一般裝配在復雜的井下鉆具(BHA)上,同時還提供多種LWD服務,可以帶來優質的數據密度,而且不影響整體機械鉆速(ROP)。出色的使用效果證明了自動化HSMPT系統具有打破技術局限性的能力,以安全、經濟可行的方式完成鉆井作業。

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HSMPT最初只是為了滿足地層評價(FE)的需要,以實現工作過程中實時數據傳輸的作用,后來HSMPT的使用逐漸擴展到極端井下環境,例如HP/HT井和高粘度鉆井液環境,為鉆井自動化、優化服務、井眼定位和隨鉆測壓服務提供數據傳輸功能。

隨著技術的進步,新的FE測量模塊已被加到BHA中,同時將一些傳統的FE測量模塊從電纜測井轉到了LWD上,因此更多的鉆井優化數據需要進行實時傳輸。鉆頭技術和整個鉆井過程的改進提高了平均ROP,因而需要更快的傳輸速度來保證數據密度一致。通常,HSMPT能夠提供的井下過程相關信息對HSE合規性和降低技術風險至關重要,應用結果表明,這些改變很大程度上增加了鉆井作業實時傳輸的數據量。

同時,鉆井過程中出現的新問題使一般的MPT高傳輸速率變得復雜化,隨著作業井深逐漸增加,泥漿液柱造成的MPT信號衰減越來越嚴重。在使用極具挑戰性的泥漿體系(如高密度、高塑性粘度、高固相含量)的應用中,對傳輸速度要求更高。其他的鉆井優化工具(如水力振蕩器)在BHA中的添加也增加了HSMPT信道的噪聲。

目前,MWD和FE工具已經變得比以前更可靠,并能承受更高級別的振動和粘/滑(VSS),在鉆井過程中可接受的VSS等級也提高了。但這些高級別的VSS對解碼性能產生了負面影響。此外,在現在應用越來越普遍的大位移井中,MPT已能兼容地面高扭矩和鉆井VSS。

鉆機、設備、泥漿和管柱變化將導致MPT所處的井下環境及地面狀況產生變化,這些情形增加了系統的復雜性,這也對系統克服不同作業環境的差異提出了新的要求。

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雖然10比特/秒(bps)或更高的HSMPT數據率在現場已使用了大約十年,但由于缺乏可靠性,對現存技術的問題需要進行全面分析。結論是通過使手動操作自動化,以及使用先進的信號處理技術可帶來明顯的改善效果。

新的HSMPT系統將自動化應用于每個現場操作步驟來簡化操作,節省了時間并避免容易出錯的步驟,如手動輸入數據。當某個傳輸參數已配置在了一個系統上,此信息將被自動分發下去。此外,如流量、深度及其他現場作業中測量到的數據,將使用配置的傳輸參數進行保存。

簡化版的HSMPT系統包含一個井下發射器(脈沖發生器)、泥漿信道和在工具表面側邊的接收器,通常有一個或多個壓力傳感器。引起MPT傳輸數據失真的主要來源是泥漿信道和其他可變的失真因素。為了減少失真、改善信號處理過程,該系統采用特別的信號序列來自動調整適應過濾器。

脈沖發生器定期向外發送序列,使地面系統做出調整以適應過濾器來改變信道狀況。該過濾器的性能已經經過了測試,并按質量指標保存到了數據庫,以便現場人員通過更好的決策來優化解碼質量。改良的信號處理算法明顯提高了自動化系統的成功率,提高了解碼的質量和可靠性。

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新HSMPT系統在許多超深水鉆探區的廣泛應用中,獲得100%的成功率,所有這些應用都需要大量的實時數據以做出準確的決策。該工具已在全球入井超過60多次,經受了超過5000小時的循環時間和3000多小時的純鉆時間考驗,每次作業都能獲得超過10bps的物理數據傳輸速率。該技術可以應用于油基和水基泥漿環境,井深最大8000米(26247英尺)。已成功應用于多種泥漿體系,例如有40趟入井泥漿的PV大于20厘泊(cP),有超過10趟入井泥漿的PV大于40厘泊(cP)。

新的HSMPT系統諸多成功應用案例中,典型之一是在英國北海的一次應用,當時使用的BHA是全球最長、最復雜的BHA之一。系統有能力可靠地傳輸更多的實時數據,幫助作業者在BHA中加入了多套鉆井和LWD服務,提供更多實時參考數據。在一次油基泥漿PV為34cP極具挑戰性的應用中,新系統能提供高達15bps的數據傳輸率。一趟鉆完成4635米到6611米(15207英尺到21690英尺)的鉆進,循環時間為184小時,確保了較高的工作效率。

增強的HSMPT可靠性和數據傳輸率,意味著該技術可應用于最復雜的鉆井環境,包括超深水鉆井以及泥漿條件要求苛刻的環境,這些情況以前都需要手工作業而且還有數據率降回10bps以下的潛在風險。

自動化和易用性擴大了HSMPT的使用范圍,減少了技術支持中心和現場工程師不必要的工作量。使得現場服務工程師在鉆井作業期間專注于為作業者提供更多的參考數據來提高效率與安全性,以降低總鉆井成本。

來自/Baker Hughes ? ? 譯者/白小明 ? ? 編輯/Lemon

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Demons
石油圈認證作者
畢業于中國石油大學(北京),化學工程與技術碩士,長期聚焦國內外石油行業前沿技術裝備信息,具有數十萬字技術文獻翻譯經驗。如需獲取更多技術資料,請聯系Demons(QQ2582825239;微信15810965891)
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