«Автоматизация и информатизация ТЭК»

Сравнительный анализ современных решений для измерения глубины погружения бурильной колонны в процессе каротажа MWD- и LWD-системами

УДК: 622.24:550.832
DOI: -

Авторы:

¹ НПФ "АМК ГОРИЗОНТ", Октябрьский, Россия
² Уфимский государственный нефтяной технический университет, Уфа, Россия
³ Уфимский университет науки и технологий, Уфа, Россия

Ключевые слова: MWD-система, LWD-система, каротаж на бурильных трубах, геофизические исследования скважины, глубина погружения бурильной колонны, датчик глубины, угол поворота вала лебедки, акселерометр

Аннотация:

Одной из задач при эксплуатации MWD- и LWD-систем является обеспечение их средствами измерения глубины погружения бурильной колонны в скважину. Существующие методы измерения и конструкции датчиков глубины не удовлетворяют современным требованиям. Поэтому вопрос выбора, разработки и дальнейшего развития такой аппаратуры в настоящее время является актуальным. Цель исследования – поиск и сравнительный анализ предлагаемых современных решений для измерения глубины в процессе каротажа MWD-, LWD-системами, который позволил выявить их конструктивные особенности, преимущества и недостатки, найти наиболее приемлемый вариант и сформировать представление о перспективных направлениях проектирования в этой области. В результате исследования выявлено, что наиболее перспективным вариантом современных систем измерения глубины погружения бурильной колонны в процессе каротажа MWD-, LWD-системами является метод с использованием МЭМС-акселерометров. Выполнен анализ эксплуатационных характеристик существующей аппаратуры такого типа, указаны ее ограничения с оценкой технической возможности их преодоления.

Список литературы:

1. Итоги научно-практической конференции "Современные технические средства управления траекторией скважин; Каротаж в процессе бурения LWD. Развитие ГТИ с внедрением цифровых технологий; Комплексирование ГТИ и LWD. Новые отечественные разработки аппаратуры и оборудования для ГИС (в рамках программы импортозамещения)". – М.: МОО ЕАГО, 2023. – URL: https://eago.ru/f/itogi_konferencii_gis_2023.pdf (дата обращения 10.10.2024).
2. Prawira A.Y. Logging while drilling operation // Engineering Solid Mechanics. – 2019. – Vol. 7, Issue 3. – P. 163–178. – DOI: 10.5267/j.esm.2019.6.001
3. Шмелев В.А. Автоматизированные системы управления бурением нефтяных и газовых скважин, особенности их построения и функционирования // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной пром-сти. – 2021. – № 11(580). – С. 24–34. – DOI: 10.33285/0132-2222-2021-11(580)-24-34
4. Разработка современных систем измерения глубины погружения бурильной колонны в процессе каротажа на бурильных трубах / П.В. Переверзин, А.П. Переверзин, В.С. Фетисов, Д.Г. Миловзоров // Электротехн. и информ. комплексы и системы. – 2024. – Т. 20, № 3. – С. 135–144. – DOI: 10.17122/1999-5458-2024-20-3-135-144
5. Бражников В.А., Кузнецов В.А. Информационные устройства для определения эффективности управления процессом бурения. – М.: Недра, 1978. – 108 с.
6. Васильев С.И., Лапушова Л.А. Датчики систем автоматизации технологических процессов бурения нефтяных и газовых скважин: справ. пособие. – М.: Издат. дом Академии Естествознания, 2016. – 138 с.
7. Пат. 2715769 Рос. Федерация, МПК E21B 47/04, G01B 7/30. Датчик контроля перемещения инструмента / И.П. Осипчук, Ю.В. Ремизов; патентообладатель ООО НПК "Геоэлектроника сервис". – № 2019137736; заявл. 22.11.2019; опубл. 03.03.2020, Бюл № 7.
8. Датчик контроля перемещения инструмента ДКПИ-310 ("Глубиномер"). – URL: https://gelstver.ru/datchik-kontrolya-peremeshheniya-instrumenta-dkpi-310-(%E2%80%9Dglubinomer%E2%80%9D).html (дата обращения 10.10.2024).
9. Датчик контроля перемещения инструмента ДКПИ-310. Руководство по эксплуатации. – URL: https://geosensor.ru/int/site/products/sensor/position/dkpi/RE_DKPI_310.pdf (дата обращения 10.10.2024).
10. Пат. 2779700 Рос. Федерация, МПК G01B 7/30. Способ измерения угла поворота вала и комплект устройств для его реализации / П.В. Переверзин. – № 2021130778; заявл. 22.10.2021; опубл. 12.09.2022, Бюл. № 26.
11. Акселерометры. – URL: https://mp-lab.ru/products/accelerometers/ (дата обращения 10.10.2024).
12. Датчик вращения вала буровой лебедки на акселерометрах / А.Г. Шакиров, П.В. Переверзин, Т.Р. Хусаинов, У.Ф. Исхаков // Каротажник. – 2024. – № 4(330). – С. 121–131.
13. Пат. № 2699095 Рос. Федерация, МПК E21B 47/00. Способ определения глубины погружения скважинного оборудования на трубах / В.М. Коровин, И.З. Кадраков, С.А. Селезнев; патентообладатель АО НПФ "Геофизика". – № 2018136396; заявл. 15.10.2018; опубл. 03.09.2019, Бюл. № 25.
14. Bowler A.L., Pound M.P., Watson N.J. A review of ultrasonic sensing and machine learning methods to monitor industrial processes // Ultrasonics. – 2022. – Vol. 124. – P. 106776. – DOI: 10.1016/j.ultras.2022.106776
15. Khare S.K. Machine vision for drill string slip status detection // Petroleum Research. – 2022. – Vol. 7, Issue 1. – P. 115–122. – DOI: 10.1016/j.ptlrs.2021.08.001
16. Пат. 2714167 Рос. Федерация, МПК E21B 47/04, E21B 47/08, E21B 19/00. Способ измерения технологических параметров колонны труб, спускаемой в скважину, и устройство для его осуществления / А.В. Бардин, С.И. Буравлев, Д.М. Мухаметшин [и др.]; патентообладатель ООО "Деловой центр". – № 2019118579; заявл. 14.06.2019; опубл. 12.02.2020, Бюл. № 5.
17. Пат. 2753907 Рос. Федерация, МПК E21B 47/04. Способ измерения длины колонны труб, спускаемых в скважину, и устройство для его осуществления / Е.В. Задорожный, П.П. Кушнарев. – № 2020141900; заявл. 17.12.2020; опубл. 24.08.2021, Бюл. № 24.
18. Пат. 2692330 Рос. Федерация, МПК E21B 47/09, G01B 7/04. Устройство определения длины и скорости колонны труб при проведении спускоподъемных операций на скважине / А.В. Попов, М.М. Комарницкий, Е.В. Антипин [и др.]. – № 2019105472; заявл. 26.02.2019; опубл. 24.06.2019, Бюл. № 18.
19. Intelligent Drilling Depth Monitoring System for Geotechnical Site Investigation / Huang Man, Chen Zhangwei, Hong Chenjie [et al.] // Shock and Vibration. – 2022. – Article ID 6730484. – DOI: 10.1155/2022/6730484
20. Patent US 11966002 B2, Int. Cl. G01V 1/50, E21B 44/00. Systems and methods for downhole determination of drilling characteristics / H. Mathiszik; Current Assignee: Baker Hughes Holdings LLC. – Application: 16/221,670; Filed: Dec. 17, 2018; Date of Patent: Apr. 23, 2024.