سیستم LWD چه اطلاعاتی را می‌تواند در یک دکل حفاری جهت‌دار ارائه دهد؟

اگر شما درگیر عملیات حفاری جهت دار هستید - چه مدیر پروژه در نصب خط لوله باشید، چه یک متخصص انرژی در حال توسعه سایت های چاه، یا کسی که تا به حال نیاز به اجرای تاسیسات زیرزمینی بدون پاره کردن جاده ها داشته باشد - می دانید که حفاری جهت دار به دقت بستگی دارد. در هسته خود، کل فرآیند متکی به داده های زمان واقعی و دقیق برای هدایت یک مته در مسیر برنامه ریزی شده، اجتناب از موانع و ماندن در محدوده های قانونی یا مهندسی است. اینجاست که سیستم‌های LWD وارد می‌شوند: ورود به سیستم در حین حفاری فقط یک ابزار نظارتی نیست، بلکه ستون فقرات است که یک کار حفاری حدسی را به یک عملیات کنترل‌شده و کارآمد تبدیل می‌کند. به عنوان یک تامین کننده دکل حفاری جهت دار، من از نزدیک دیدم که چگونه درک آنچه که یک سیستم LWD می تواند ارائه دهد می تواند بین پروژه ای که به موقع و با بودجه به پایان می رسد و پروژه ای که به موانع برنامه ریزی نشده برخورد می کند تفاوت ایجاد کند.

ابتدا، اجازه دهید این را در اصول پایه گذاری کنیم: حفاری جهت دار (که اغلب برای پروژه های افقی حفاری جهت دار نامیده می شود) از یک دکل برای هدایت مته در امتداد مسیری که عمودی نیست استفاده می کند. این برای همه چیز از خطوط آب و کابل های فیبر نوری گرفته تا سوراخ های چاه نفت و گاز و حتی کاربردهای معدن استفاده می شود. سیستم‌های LWD مستقیماً در مجموعه سوراخ پایین (BHA) رشته مته ادغام می‌شوند، بنابراین زمانی که بیت از سنگ، خاک یا دیگر سازندها می‌گذرد، داده‌ها را جمع‌آوری می‌کنند - بدون نیاز به بیرون کشیدن کل رشته از سوراخ برای دریافت قرائت. این یک صرفه جویی در زمان بسیار زیادی است، زیرا لوله کشی یکی از گران ترین و زمان برترین بخش های هر عملیات حفاری است.

ابتدایی ترین و غیر قابل مذاکره ترین داده های یک سیستم LWD داده های جهت و موقعیتی است که هر اپراتور دکل برای ادامه مسیر به آن نیاز دارد. این فقط «آیا بیت به چپ یا راست حرکت می‌کند؟» نیست، بلکه اندازه‌گیری دقیق شیب (زاویه بیت از عمودی) و آزیموت (جهت افقی بیت رو به رو است، نسبت به شمال اندازه‌گیری می‌شود). به عنوان مثال، اگر در حال نصب یک خط فیبر نوری 1000 فوتی در زیر یک بزرگراه شلوغ هستید، نمی خواهید آنقدر کم عمق حفاری کنید که به سنگفرش برخورد کنید، یا آنقدر عمیق که مجبور شوید از زیر خطی که نقشه آن را ترسیم نکرده اید عبور کنید. سیستم LWD به‌روزرسانی‌های بی‌درنگ شیب و آزیموت را به سطح ارسال می‌کند، بنابراین مته‌کن می‌تواند مکانیسم فرمان (معمولاً یک موتور گلی یا یک زیر خمیده) را تنظیم کند تا بیت را در مسیر برنامه‌ریزی‌شده نگه دارد. این برای همه دکل های ما حیاتی است، از ماشین حفاری جهت دار 100 آمپری فشرده که برای پروژه های کوچک شهری طراحی شده است تا ماشین حفاری جهت دار افقی سنگین 6T که برای کارهای خط لوله در مقیاس بزرگ ساخته شده است.

فراتر از جایی که بیت است، سیستم‌های LWD داده‌های ارزیابی سازند را نیز ارائه می‌دهند - این همان "بیت در حال حفاری چیست؟" اطلاعاتی که از اشتباهات پرهزینه جلوگیری می کند. ورود به سیستم سیمی سنتی (که نیاز به بیرون کشیدن رشته مته از سوراخ برای اجرای یک ابزار دارد) داده های تشکیل پس از مته را می دهد، اما LWD این را در زمان واقعی ارائه می دهد. این بدان معناست که اگر لایه‌ای از خاک رس نرم را سوراخ می‌کنید که ناگهان به سنگ سخت تبدیل می‌شود، می‌توانید پارامترهای حفاری خود را فوراً تنظیم کنید، به‌جای اینکه بعد از شکستن قطعه متوجه شوید. برای حفاری جهت دار، این امر به ویژه مهم است زیرا سازندهای مختلف ویژگی های فرمان متفاوتی دارند: سنگ سخت ممکن است برای حفظ مسیر به وزن بیشتری روی بیت نیاز داشته باشد، در حالی که ماسه نرم در صورت عدم اصلاح می تواند باعث رانش بیت شود. ماشین HDD ما با موتور کامینز یک انتخاب محبوب برای این کار است، زیرا موتور قوی نیروی ثابتی را برای تنظیم نرخ حفاری فراهم می‌کند و داده‌های LWD به‌طور یکپارچه با سیستم کنترل دکل جفت می‌شود تا در صورت نیاز این تنظیمات به صورت خودکار انجام شود.

یکی دیگر از داده‌های کلیدی از سیستم‌های LWD، ویژگی‌های پتروفیزیکی است، که ویژگی‌های فیزیکی سازند هستند که برای مواردی مانند تکمیل چاه یا نصب خطوط شهری اهمیت دارند. برای چاه های جهت دار نفت و گاز، این شامل اندازه گیری تخلخل (چه مقدار فضای خالی در سنگ است)، نفوذپذیری (چقدر سیالات به راحتی می توانند در آن فضا حرکت کنند) و شدت پرتو گاما (برای تمایز بین ماسه سنگ، شیل و سایر انواع سنگ) است. برای حفاری جهتی کاربردی، این به معنای آن است که بدانیم آیا زمین به اندازه کافی پایدار است که بتواند خط جدید را پشتیبانی کند، یا اینکه آیا خطر بالای غارها در خاک سست وجود دارد. ثبت پرتو گاما در اینجا بسیار مفید است زیرا مواد مختلف سطوح مختلفی از تشعشعات گاما-شیل ساطع می‌کنند، به عنوان مثال، تعداد پرتوهای گاما بالایی دارند، بنابراین اگر LWD یک سنبله را بگیرد، می‌دانید که وارد لایه‌ای می‌شوید که احتمال فروپاشی آن بیشتر است. این یک تغییر دهنده بازی برای جلوگیری از حوادث لوله گیر است، که یکی از مهمترین دلایل تاخیر در حفاری جهت دار است.

سیستم‌های LWD همچنین داده‌های دینامیک حفاری را اندازه‌گیری می‌کنند، که همه چیز در مورد نحوه عملکرد مته و رشته حفاری در حین کار است. این شامل وزن روی بیت (WOB)، گشتاور (نیروی چرخشی روی رشته مته) و کشیدن (اصطکاک بین رشته مته و سازند) است. اگر در حال سوراخ کردن یک بخش افقی طولانی هستید، با کشیده شدن رشته می‌توانید کشیدن آن ایجاد شود و کشیدن نخ به عقب یا فشار دادن آن به جلو دشوار می‌شود. سیستم LWD خوانش‌های گشتاور و کشش را در زمان واقعی ارسال می‌کند، بنابراین حفاری می‌تواند پارامترهایی مانند سرعت جریان گل (گل ضخیم‌تر، کشش بیشتری را اضافه می‌کند، اما کمک می‌کند قلمه‌ها را از بیت دور کند) یا WOB را تنظیم کند تا رشته به آرامی حرکت کند. به عنوان مثال، هنگامی که ما ماشین حفاری جهت دار افقی 16G4 را برای پروژه های شهری راه دور توصیه می کنیم، آن را با یک سیستم LWD پیشرفته جفت می کنیم که این دینامیک ها را ردیابی می کند زیرا آخرین چیزی که هر کسی می خواهد یک ریسمان گیر کرده در نیمه راه یک سوراخ 2000 فوتی است. این فقط یک سردرد نیست، بلکه می تواند هفته ها به یک پروژه و ده ها هزار دلار هزینه تعمیر اضافه کند.

داده‌های دما و فشار از سیستم‌های LWD ممکن است جزییات جزئی به نظر برسند، اما برای چاه‌های جهت‌دار عمیق یا پروژه‌های فشار بالا حیاتی هستند. برای چاه های نفت و گاز حفر شده تا 10000 فوت یا بیشتر، دمای پایین چاه می تواند از 300 درجه فارنهایت تجاوز کند و فشارها می تواند هزاران psi باشد. الکترونیک استاندارد ممکن است در آن شرایط خراب شود، بنابراین سیستم‌های LWD برای مقاومت در برابر آن ساخته شده‌اند و دما و فشار را اندازه‌گیری می‌کنند تا اطمینان حاصل شود که ابزار کار می‌کند و پارامترهای حفاری را بر این اساس تنظیم می‌کنند. به عنوان مثال، فشار بالای سوراخ می تواند باعث چسبناک شدن گل شود، که بر حمل و نقل قلمه ها تأثیر می گذارد، بنابراین حفاری می تواند ویژگی های گل را بر اساس خوانش فشار LWD تنظیم کند. برای پروژه های افقی کم عمق، این داده ها هنوز مفید است: اگر در نزدیکی یک مخزن زمین گرمایی یا یک خط گاز پرفشار حفاری می کنید، دانستن فشار پایین چاله به شما کمک می کند از برخورد با آن دارایی ها جلوگیری کنید.

اکنون، بیایید در مورد اینکه چگونه همه اینها برای مشتریان ما جمع می شود صحبت کنیم. من با مشتریانی کار کرده‌ام که با یک پروژه حفاری جهت‌دار به ما مراجعه کردند که از ریل خارج شده بود زیرا از یک دکل قدیمی بدون سیستم LWD مناسب استفاده می‌کردند. یکی از نمونه‌های اخیر یک مشتری شهرداری بود که یک لوله اصلی آب جدید را در زیر رودخانه نصب کرد - بدون داده‌های LWD در زمان واقعی، آنها خیلی کم عمق حفاری کردند، به بستر رودخانه برخورد کردند و مجبور شدند چاه را بیرون بکشند و جهت‌گیری کنند، که برای آنها 200000 دلار و یک تاخیر دو هفته‌ای هزینه داشت. هنگامی که آنها به ما بازگشتند، ما دستگاه HDD 32 تنی آنها را با یک سیستم LWD پیشرفته جفت کردیم که به آنها داده های موقعیت، شکل گیری و دینامیک بلادرنگ می داد. آنها کار را سه روز زودتر و 10 درصد کمتر از بودجه تمام کردند. این ارزش LWD است: حدس و گمان را از حفاری جهت دار حذف می کند.

نکته دیگری که باید به آن توجه کرد این است که سیستم‌های LWD با تکنولوژی در حال تکامل هستند و سیستم‌های مدرن با نرم‌افزار سطحی ادغام می‌شوند که به شما امکان می‌دهد کل مسیر حفره را به صورت سه بعدی تجسم کنید. اپراتورها می توانند دقیقاً ببینند که بیت کجاست، در چه شکلی است و بدون نیاز به محاسبه دستی اصلاحات، مسیر را تنظیم کنند. این امر به ویژه برای اپراتورهای حفاری جدید مفید است، زیرا منحنی یادگیری را کاهش می دهد و حفاری دقیق را برای پروژه ها در هر اندازه قابل دسترسی می کند. چه از یک دکل فشرده مانند ماشین حفاری جهت دار 100 آمپری برای پروژه های مسکونی کوچک استفاده کنید یا از یک دکل سنگین مانند ماشین حفاری جهت دار افقی 6T برای تاسیسات خط لوله بزرگ، سیستم LWD مناسب دکل شما را از یک ابزار حفاری به یک ماشین دقیق مبتنی بر داده تبدیل می کند.

به عنوان یک تامین کننده دکل حفاری جهت دار، من همیشه تاکید می کنم که سرمایه گذاری در یک سیستم LWD قوی هزینه اضافی نیست، بلکه سرمایه گذاری در موفقیت پروژه است. صرفه جویی در زمان با قطع نکردن لوله، پول جلوگیری از گیرکردن رشته ها یا مسیرهای اشتباه، و بهبودهای ایمنی ناشی از دانستن اینکه چه چیزی خراب است، همگی باعث بازگشت سرمایه زیادی می شوند. صرف نظر از اندازه پروژه شما، از یک سوراخ کوچک فیبر نوری در یک محله گرفته تا یک چاه نفت بزرگ، داده های LWD برای حفاری جهت دار کارآمد و موفقیت آمیز غیرقابل مذاکره است.

اگر به دنبال دکل حفاری جهت دار هستید که به طور یکپارچه با سیستم های LWD با کارایی بالا ادغام شود، یا اگر در مورد اینکه کدام دکل برای پروژه شما مناسب است سؤالی دارید، ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم. چه به یک واحد جمع و جور برای کارهای شهری نیاز داشته باشید، چه به یک دکل سنگین برای حفاری های مسافت طولانی، یا یک ماشین HDD با موتور کامینز برای قدرت قابل اعتماد در مکان های دور، تیم ما می تواند به شما در یافتن راه حل مناسب برای نیازهای حفاری جهت دار شما کمک کند. ما از شما دعوت می کنیم تا برای بحث در مورد نیازهای پروژه خود تماس بگیرید و تجهیزات مناسب را برای حفظ عملیات خود در مسیر و بودجه پیدا کنید.

 

 

•