Navigazione nel pozzo

La perforazione direzionale, la pratica di guidare un pozzo lungo un percorso pianificato, si basa in modo critico su misurazioni precise del fondo pozzo. Conoscere l'inclinazione e l'azimut esatti del pozzo in qualsiasi punto è essenziale per raggiungere un obiettivo geologico, evitare altri pozzi e consentire profili di pozzi complessi come quelli orizzontali.

Il rilevamento del fondo pozzo è un processo di misurazione indiretto, che si basa su sensori per rilevare campi naturali o proprietà inerziali. Le misurazioni si basano su tre riferimenti fondamentali:

• Campo gravitazionale terrestre:Utilizzato per misurare l'inclinazione (angolo del foro) e l'orientamento della faccia dell'utensile sul lato superiore-. I sensori includono pendoli meccanici, interruttori a galleggiante e moderniaccelerometri.
• Campo magnetico terrestre:Utilizzato per misurare l'azimut magnetico (direzione relativa al Nord magnetico) e la faccia dello strumento magnetico. I sensori includono bussole magnetiche emagnetometri(magneti fluxgate). Un requisito fondamentale per i rilievi magnetici è l'uso di collari di perforazione non-magnetici per isolare i sensori dall'interferenza magnetica della batteria di perforazione in acciaio.
• Riferimento Celeste o Inerziale:Usato perindagini giroscopiche, che sono indipendenti dai campi magnetici. Questi strumenti devono essere allineati al Nord geografico in superficie prima di correre nella buca.

Gli strumenti di indagine devono resistere a un ambiente ostile del fondo pozzo, comprese pressioni elevate (che richiedono alloggiamenti a forte pressione), temperature elevate (classificazioni per operazioni ad alta-temperatura fino a 182 gradi o più) e shock meccanici e vibrazioni significativi durante le operazioni di perforazione o di intervento.

Gli strumenti di indagine sono ampiamente classificati in base alle modalità di registrazione e trasmissione dei dati:

• Fotocamere magnetiche a scatto singolo e multiplo-:Questi strumenti più antichi utilizzavano una bussola e un pendolo per catturare un'immagine del loro orientamento su pellicola in un momento prestabilito. Erano semplici ma limitati e sono stati in gran parte eliminati.
• Registratori elettronici a ripresa singola e multipla-:Sostituzioni moderne per le fotocamere a pellicola. Utilizzano accelerometri e magnetometri per misurare l'orientamento e archiviare i dati nella memoria interna. I dati vengono scaricati ed elaborati dopo che lo strumento viene recuperato in superficie. Offrono una maggiore precisione e vengono utilizzati per rilievi pianificati.
• Strumenti di sterzo (cablati):Questi strumenti trasmettono dati in tempo reale-alla superficie tramite un cavo (cavo a conduttore singolo-) posizionato all'interno del tubo di perforazione. Forniscono aggiornamenti continui della superficie dell'utensile, dell'inclinazione e dell'azimut, essenziali per orientare un motore da fondo pozzo e governare il pozzo.
• Strumenti di misurazione durante la foratura (MWD) (wireless):Sono i sistemi più avanzati e diffusi per la perforazione direzionale. I sensori del fondo pozzo trasmettono i dati alla superficie in tempo reale-senza cavi, in genere utilizzandotelemetria degli impulsi del fango(impulsi di pressione positivi o negativi nel fluido di perforazione). Ciò consente di manovrare e effettuare rilevamenti senza interrompere le operazioni di perforazione.
• Strumenti di indagine giroscopica:Questi strumenti utilizzano un giroscopio per determinare l'orientamento, rendendoli immuni alle interferenze magnetiche. Sono essenziali per il rilevamento in fori rivestiti, all'interno di gruppi di pozzi dove l'interferenza magnetica dei rivestimenti adiacenti è elevata o per orientare i binari laterali dal rivestimento esistente.

L'articolo fornisce analisi dettagliate di diversi tipi di strumenti comuni, che possono essere riepilogati come segue.

1. Multi-Shot elettronico (ad esempio, ESS - Electronic Survey System)

L'ESS è un dispositivo di registrazione autonomo e ad alta-precisione-.

• Principio:Utilizza accelerometri e magnetometri tri-assiali per rilevare la gravità e i campi magnetici. È alimentato da batterie e memorizza i dati del rilievo nella sua memoria interna.
• Funzione:Utilizzato su collari per trapano non-magnetici, misura l'inclinazione, l'azimut e la faccia dell'utensile a intervalli programmati. Dopo il recupero, i dati vengono scaricati ed elaborati tramite computer di superficie.
• Vantaggi:Elevata precisione, adatta per rilievi critici, anche in pozzi orizzontali-ad alto angolo. Include funzionalità software per l'analisi del campo magnetico e il controllo qualità.

2. Strumento di gestione della linea fissa (ad esempio, SST - Strumento di indagine di gestione)

L'SST fornisce dati in tempo reale-durante la perforazione, consentendo decisioni di governo immediate.

• Principio:Utilizza sensori di fondo pozzo (accelerometri/magnetometri) in un barile a pressione. L'alimentazione e i dati vengono trasmessi tramite un cavo a-conduttore singolo posizionato all'interno del tubo di perforazione e collegato tramite un sottomarino-con ingresso laterale.
• Funzione:Trasmette continuamente la faccia dell'utensile, l'inclinazione e l'azimut alla superficie. I dati vengono visualizzati su un computer di superficie e sulla lettura di un trapano, consentendo al trapano direzionale di orientare accuratamente il motore dell'alloggiamento piegato.
• Vantaggi:Dati in tempo reale-, elevata precisione e capacità di monitorare immediatamente le condizioni del fondo pozzo. Era un cavallo di battaglia per la perforazione direzionale prima dell'adozione diffusa della MWD.

3. Sistema MWD wireless (ad esempio, DWD - direzionale durante la perforazione)

DWD rappresenta lo standard industriale per la moderna perforazione direzionale, soprattutto in pozzi complessi.

Principio:I sensori di fondo pozzo (sonda MEP) misurano l'orientamento. Questi dati vengono codificati e inviati a un gruppo generatore di impulsi, che crea impulsi di pressione nel fluido di perforazione che circola all'interno del tubo di perforazione.

• Metodi di trasmissione:

1. Impulso positivo:Una valvola limita momentaneamente il flusso del fango, creando un picco di pressione positiva che viene rilevato in superficie.
2. Impulso negativo:Una valvola scarica momentaneamente una piccola quantità di fango dall'interno del tubo di perforazione verso l'anello, creando una caduta di pressione negativa.
3. Onda continua:Una valvola rotante crea una serie continua di onde di pressione; gli spostamenti di fase nell'onda rappresentano i dati codificati.

• Componenti del sistema:

1. Fondo pozzo:Sonda MEP (sensori), gruppo pulsatore, alternatore a turbina (alimentato dal flusso di fango) e collari di perforazione non-magnetici.
2. Superficie:Trasduttore di pressione (montato sul tubo di livello), computer di superficie (MPSR) per la decodifica e l'elaborazione dei segnali, lettura del perforatore (DDU) e stampante.
3. Vantaggi:Non è necessaria alcuna linea fissa, con un notevole risparmio di tempo sull'impianto. Fornisce dati in tempo reale-per il geosteering ed è altamente affidabile in pozzi orizzontali-ad alto angolo. La precisione è elevata e ben-definita per inclinazione, azimut e faccia dell'utensile.

La scelta di uno strumento di rilevamento direzionale dipende dall'applicazione specifica, dall'ambiente del pozzo e dai requisiti dei dati.

• Persondaggi di base post-lavorativiin pozzi singoli senza interferenze magnetiche,registratori elettronici multi-scattooffrono un'elevata precisione a un costo relativamente inferiore.
• Persterzo-in tempo realedurante la perforazione, soprattutto in pozzi complessi o da piattaforme offshore,Sistemi MWDsono la scelta primaria, poiché bilanciano efficienza, densità dei dati e affidabilità.
• Quando si opera inambienti magnetici(foro rivestito, distanza ravvicinata),strumenti giroscopicisono indispensabili per ottenere dati azimutali accurati.
• Sebbene le tecnologie più vecchie, come le cineprese e gli strumenti di guida cablati, siano state ampiamente sostituite, hanno gettato le basi per i sofisticati sistemi elettronici e di telemetria che rendono possibile la moderna perforazione direzionale di precisione.

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