Os sistemas de medição durante a perfuração (MWD) monitoram a posição do poço, o desempenho da broca e a orientação da coluna de perfuração. Os instrumentos em um módulo na ferramenta de direção da coluna de perfuração transmitem dados-em tempo real ao operador MWD. Está relacionado ao registro-durante-perfuração (LWD).
Instrumentos robustos-magnetômetros, giroscópios e acelerômetros que podem suportar temperaturas de 400 graus F, pressões de 25.000 psi e 500 G para 0,5 ms de choque-estão integrados ao conjunto de fundo de poço (BHA). O BHA é equipado com uma broca, um colar de perfuração e estabilizadores de perfuração que são os componentes funcionais responsáveis pela forma, direção e penetração do poço. Um BHA geralmente inclui um motor em declive e um sistema de direção rotativa, além dos sistemas MWD e LWD. A energia mecânica e elétrica é frequentemente fornecida por uma turbina de fundo de poço.
O MWD quantifica estritamente o desempenho da coluna de perfuração. O LWD mede aspectos relacionados às formações geológicas, incluindo:
- Raios gama emitidos por rochas ou sedimentos
- Densidade e índice fotoelétrico
- Porosidade de nêutrons (para medir o índice de hidrogênio em um reservatório)
- Calibre (tamanho e formato do poço)
- Resistividade (ohm-m)
- Perfilagem sônica (capacidade do poço de transmitir ondas sônicas)
- Imagem de poço
- Testador de formação e amostrador (para determinar fluidos e produção potencial)
- Ressonância magnética nuclear (para determinar a porosidade e permeabilidade de uma formação geológica)
- Medições sísmicas durante a perfuração que ajudam a determinar o caminho ideal do poço
Os engenheiros de perfuração usam os dados dos sistemas MWD e LWD para direcionar geograficamente a coluna de perfuração e tomar decisões informadas sobre o caminho do poço e a produção esperada do poço em aplicações de perfuração-em terra e{1}}no mar. A redução dos riscos de perfuração que poderiam diminuir a taxa de penetração melhora a produtividade da coluna de perfuração. Esses dados também são usados para garantir que a perfuração ocorra apenas em zonas autorizadas.
O MWD também monitora a operação da broca e da coluna de perfuração, incluindo parâmetros como velocidade e suavidade da rotação da broca, vibração e temperatura do fundo do poço, torque e pressão na broca e taxa de fluxo do fluido de perfuração. Manter a coluna de perfuração dentro de suas especificações operacionais maximiza a vida útil e o desempenho da coluna de perfuração.
Coleta e transmissão de dados
Tradicionalmente, a perfilagem wireline conecta um conjunto fino de instrumentos localizados na coluna de perfuração à superfície por meio de um cabo elétrico durável. Uma vez que o furo de poço se desvia além de 60 graus, os instrumentos wireline tradicionais não podem mais ser empurrados através da coluna de perfuração, portanto as tecnologias MWD são usadas apesar do seu custo aumentado.
Em sistemas MWD, os dados são registrados em uma memória de estado sólido e também passados para um controlador lógico que os converte em binários. Na maioria das vezes, os dados são então alimentados para uma unidade pulsadora que flutua a pressão do fluido de perfuração dentro do tubo de perfuração de acordo com um código conhecido como telemetria de pulso de lama (MPT). Transdutores de pressão e computadores na superfície isolam os ajustes de onda senoidal positiva, negativa e contínua na pressão e os decodificam para os operadores.
Positivo:uma válvula é acionada para restringir o fluxo de lama no tubo de perfuração para produzir um aumento na pressão que é identificado na superfície do poço. Os dados são codificados com códigos de linha de modulação de posição-de pulso.
Negativo:uma válvula é acionada e libera fluido de perfuração de dentro do tubo de perfuração para o anel para produzir uma diminuição na pressão que é reconhecida na superfície. Os dados são codificados com códigos de linha ou modulação de{1}posição de pulso.
Contínuo:uma válvula é gradualmente alternada para criar mudanças de pressão sinusoidais no fluido de perfuração. Os dados são codificados com qualquer formato de modulação digital, sendo o mais comum a modulação de fase contínua.
Larguras de banda MPT de até 40 bits por segundo são comuns; as taxas de dados caem à medida que o comprimento do poço aumenta e em profundidades de 40.000 pés podem ser tão baixas quanto 1,5 bits por segundo. Muitas vezes, nem todos os dados podem ser transmitidos via MPT, portanto, dados adicionais podem ser recuperados da memória via cabo ou após a ferramenta ter saído do furo.
No entanto, durante a perfuração subbalanceada, gás comprimido é injetado nos fluidos de perfuração para manter a pressão do poço inferior à pressão da formação que está sendo perfurada. Isso é feito para reduzir os desafios comuns da perfuração convencional (desequilibrada), como perda de circulação, travamento diferencial, taxas de perfuração lentas, danos à formação e superaquecimento da broca. A adição de gás aumenta a atenuação dos sinais MPT, pelo que são utilizadas técnicas de transmissão alternativas.
A telemetria eletromagnética (EMT) integra um isolador elétrico na coluna de perfuração que gera uma diferença de tensão alterada nos componentes acima do isolador e abaixo dele. Os dados são inseridos na tensão modulando-a. Os eletrodos de uma antena dipolo baseada em superfície são formados por um fio preso à cabeça do poço e um fio preso a uma haste cravada no solo. A diferença de tensão entre os eletrodos recebe o sinal da coluna de perfuração que é lido por um computador. O EMT também pode enviar dados para a coluna de perfuração. Embora o EMT ofereça taxas de dados de até 10 bits por segundo, os sinais se degradam rapidamente com base na profundidade do poço e nos materiais de formação.
Tubo de perfuração com hardware elétrico também está disponível. Taxas de dados superiores a 2 megabits por segundo foram alcançadas. A desvantagem dessa tecnologia é o aumento dos gastos, desde fabricação, cuidados adicionais e proteção do circuito.
Configurações
Os instrumentos MWD podem ser montados no comando de perfuração e somente reparados em instalações equipadas. Os sistemas MWD{1}}montados em colar transferem dados mais rapidamente e podem suportar mais instrumentos. Se a coluna de perfuração ficar presa, todas as ferramentas deverão ser recuperadas juntas.
Os sistemas MWD também podem estar contidos em módulos internos conectados via rede fixa. Esses módulos podem ser recuperados da coluna de perfuração conforme necessário, embora devam ser finos, pois estão localizados dentro da coluna de perfuração. A pequena configuração limita os dispositivos que o sistema MWD pode suportar. Caso a coluna de perfuração fique presa, apenas o MWD ou toda a coluna de perfuração poderá ser recuperada.
A ferramenta ProGuide™ é excepcionalmente adequada para seções de poços desafiadoras, incluindo aquelas com ângulos elevados e tortuosidade. Ele fornece informações precisas do fundo do poço que permitem aos perfuradores navegar por trajetórias complexas com segurança e eficiência, reduzindo o risco de complicações.
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