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GyroSphere MEMS陀螺测斜让钻井更简明

GyroSphere MEMS陀螺测斜让钻井更简明

GyroSphere* MEMS的随钻陀螺测斜服务是业内首次在油田采用MEMS技术进行陀螺测斜。

来自 | SLB
编译 | TOM 影子

GyroSphere* MEMS的随钻陀螺测斜服务是业内首次在油田采用MEMS技术进行陀螺测斜。该服务显著提高了陀螺测斜的效率与可靠性,并将井眼不确定椭圆减小了多达45%,而且还能够钻至更小的靶点范围。

在过去的20年里,油田的陀螺测斜技术没有发生太大变化。大多数传统系统都是敏感的机械设备,容易受到冲击与振动的影响,这意味着它们必须在每次运行后重新校准。GyroSphere服务利用独特的传感器,采用了固态MEMS(微电子机械系统)技术。基于科里奥利效应,MEMS陀螺仪传感器利用内部振动结构,来确定地球相对于传感器的旋转。这使得GyroSphere服务能够在泥浆马达滑动时,还可以确定方位角与惯性工具面方向。MEMS技术还可以承受严苛的井下条件,包括严重的冲击与振动,这意味着无需重新校准工具即可重新运行传感器。

利用微技术提供卓越性能

使用GyroSphere服务的陀螺测斜可以让钻井作业更加简单明了,因为测量是在接扣过程中进行的,在开泵后立即进行测量,而不必等待30分钟才能得到数据。这是因为MEMS技术不需要像机械陀螺那样旋转与稳定,所以可以在传统陀螺仪测量一次的时间内最多进行两次测量。该传感器很智能,它知道何时进行测量,并且具有报告其自身状态的能力。

MEMS技术不仅使陀螺测斜更加高效与智能化,而且使GyroSphere服务能够承受严苛的井下条件,包括严重的冲击与振动。与需要多种工具的传统陀螺仪不同,GyroSphere服务只需要单个MEMS传感器,即可在任何井斜、任何井深以及更高纬度下进行测量,而且所有这些都无需更换电池,也无需在多趟作业之间重新校准。这使得GyroSphere服务非常适合高效的批钻作业。

1、测量是在接扣时进行的,与常规MWD测量一样;
2、基于TeleScope服务的卓越可靠性;
3、井眼不确定椭圆减小多达45%。

MEMS技术解释

传感器技术

Schlumberger采用微机电系统(MEMS)技术来确定经度与纬度,类似于其他先进系统,如机器人、航天器、智能手机与无人机。

科里奥利效应

GyroSphere服务与机械陀螺仪的不同之处在于它采用科里奥利效应进行测量。

它利用内部的一个微型振动结构来确定行星旋转的速度,这取决于深度与纬度。然后用这个旋转速度来确定井斜、方位以及工具面方位数据。

优势

1、提供连续准确的陀螺测斜;
2、单个传感器即可在任何井斜、任何井深以及更高纬度下进行测量;
3、移动测量时依然能够维持相当于静止测量的质量稳定性。

时间线

GyroSphere MEMS随钻陀螺测斜服务是近20年来陀螺测斜领域的首次重大突破。

高效

ZERI公司使用GyroSphere服务进行了10次测量,比使用传统陀螺测斜节约了多达5个小时的作业时间。

可靠性

GyroSphere服务基于TeleScope随钻高速遥测技术,这是业内最可靠的MWD技术。

GyroSphere MEMS陀螺测斜让钻井更简明

陀螺对比

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技术说明

GyroSphere MEMS陀螺测斜让钻井更简明

GyroSphere MEMS陀螺测斜让钻井更简明

GyroSphere MEMS陀螺测斜让钻井更简明

在任何井斜或任何深度,多次运行之间无需重新校准

GyroSphere服务有助于提高钻井效率,减少亚洲远东地区的井眼不确定椭圆

作业者需要在12.25英寸井段的井底执行陀螺测斜作业,以精确定位并钻穿目标油藏。该大位移段限制了电缆陀螺测斜,因为下入与起出时存在井下卡住工具的风险,并且无法将工具下入到足够井深,以充分降低EOU。只能在钻进作业完成后进行电缆陀螺测斜,因为这类工具需要固定的钻柱,来保持定向在目标测量方位上。因此,该作业可能会增加28小时的钻机时间。

鉴于作业者的要求,Schlumberger推荐了GyroSphere MEMS随钻陀螺测斜服务。这是首个应用微机电系统(MEMS)的陀螺测斜服务,它提高了钻井效率,实现了简单明了的陀螺测斜作业,并进一步减小了井眼不确定椭圆。

该传感器采用固态技术,能够承受严苛的钻井环境,包括冲击与振动。它被整合到钻柱中,并整个井段内的接扣过程中完成陀螺测斜。作为钻进底部钻具组合的一部分,也意味着GyroSphere服务可以在长井段中降低卡钻的风险。

GyroSphere MEMS陀螺测斜让钻井更简明

GyroSphere服务减少了EOU并消除了28小时的额外钻机时间

作业者在钻进12.25英寸井眼时部署了GyroSphere服务,来提供实时定位,其精度与投入式陀螺测斜相同。实际上,通过将陀螺测斜与常规MWD测量相结合,EOU减小了40%。

而且,完成陀螺测斜无需额外的钻机时间,包括用于质量控制与数据备份的起钻测量数据。事实上,作业者节省了28小时的钻机时间。此外,GyroSphere服务还创造了有史以来最长的陀随钻螺测斜记录。

首次使用惯性工具面可以减少密集井群中的防碰风险,减少作业时间

安哥拉海上油田的一个密集井群,给作业者钻17英寸与12.25英寸井段带来了很高的防碰风险。磁性工具面系统会受到复杂的邻井影响,作业者需要另一套测量系统。以前部署的常规随钻机械陀螺测斜系统的缺点是,在上部井段的测量时间为20分钟,这降低了测量与进行防撞计算的速度。在12.25英寸井段使用投入式陀螺仪时,又发生了数据不足的事故。然而运用投入式陀螺仪本来就是为了填补上部井段测斜数据的缺失。因此,作业者寻求更快更高效的替代方案,以提供更好的测量数据。

斯伦贝谢推荐了GyroSphere MEMS随钻陀螺测斜服务,这是首次采用微机电系统技术进行油田陀螺测斜。该服务提高了钻井效率,并实现了简单明了的陀螺测斜作业。

在该服务中,单传感器利用固态技术,能够承受严苛的钻进条件,包括冲击与振动。它被整合到钻柱中,并整个井段内的接扣过程中完成陀螺测斜。因此凭借这些能力,它可提供更多的测量,并获得更可靠的测量数据,这在油田的复杂井段钻进时尤其重要。

GyroSphere MEMS陀螺测斜让钻井更简明

GyroSphere服务的惯性工具面在滑动期间与TeleScope磁性工具面表现出良好的一致性。

GyroSphere服务是固态MEMS陀螺仪与惯性工具面相结合的首个工业应用。使用GyroSphere服务消除了对投入式陀螺仪的需求,在TD段节省了至少2小时的钻机时间。此外,由于GyroSphere服务在接扣期间能够正常运行,因此可进行更多次的陀螺测斜,这与传统的机械陀螺测斜系统不同,后者则需要等待长达30分钟来启动测量。事实上,GyroSphere服务将测量时间从20分钟缩短至0分钟,并为作业者提供了更好的防碰计算数据。因此,在剩余的钻井作业中,作业者已经用GyroSphere服务取代了传统的陀螺测斜技术。

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