شبیه سازی و اندازه گیری نوسان چرخشی با فرکانس بالا (HFTO)/نوسان محوری با فرکانس بالا (HFAO) و کاهش HFTO Downhole: دستاوردهای دانش با استفاده از سنسورهای دینامیک حفاری با فرکانس بالا تعبیه شده ادامه می یابد

Sugiura ، Junichi و Steve Jones."شبیه سازی و اندازه گیری نوسانات پیچشی با فرکانس بالا (HFTO)/نوسان محوری با فرکانس بالا (HFAO) و کاهش HFTO Downhole: سودهای دانش با استفاده از سنسورهای دینامیک حفاری با فرکانس بالا تعبیه شده ادامه می یابد."SPE Drill & SPROC 35 (2020): 553-575. doi: https://doi. org/10. 2118/199658-pa

دانلود پرونده استناد:

نوار ابزار

خلاصه

موتورهای گل آلود با لکه دار و کم رنگ به طور معمول برای هدایت سیستم های قابل روتاری (RSS) برای بهبود میزان نفوذ (ROP) مجامع پایین RSS (BHA) استفاده می شود. اختلالات حفاری Downhole در هنگام استفاده از RSS BHA برای حداکثر عملکرد حفاری به حد مجاز منتقل می شود. با فرکانس بالا (HF) ضبط مداوم سنسورهای دینامیک حفر جمع و جور در جعبه بیت ، بیت RSS ، محفظه آهسته (SRH) از RSS ، جعبه بیت موتور گل و زیر بند (زیر) از زیر مجموعه (زیر) تعبیه شده است. موتور گل برای درک بهتر شرایط حفاری در نمایشنامه های مختلف شیل در سراسر آمریکای شمالی. سنسورهای تعبیه شده در قطر بیرونی BHA در مقابل مرکز سنسورهای ممتاز پاسخ اندازه گیری متفاوتی و دید متفاوتی از پویایی واقعی که در BHA تجربه می شود ، می دهد.

سنسورهای HF در داخل خانه کشیده شده در خانه ، RSS و موتورهای گل و لای مستقر شدند و به ما این امکان را می دهند تا از مدل RSS BHAS با استفاده از مدل های تحلیلی و مدل های تجزیه و تحلیل عنصر محدود مدل کنیم تا پیش بینی نوسانات پیچشی HF (به) و پیش بینی شدهفرکانس های نوسان محوری (AO). مشتق نوسان محوری با فرکانس بالا (HFAO) و معادلات تحلیلی در مقاله به تفصیل است. در یکی از مثال های آنالیز RSS BHA به عنوان مثال ، نتایج شبیه سازی نشان می دهد که فرکانس اساسی نوسان فرکانس بالا (HFTO) 11. 1 هرتز است در حالی که فرکانس HFAO اساسی 32. 9 هرتز است ، که تقریباً سه برابر بیشتر از بنیاد اساسی است. فرکانس HFTO حالت. همبستگی خوبی بین نتیجه شبیه سازی و داده های میدانی جمع آوری شده از شتاب سنج HF و سنسورهای ژیرو تعبیه شده در موتورهای RSS و گل مشاهده شد.

دو نوع جدید از دینامیک حفاری محوری HF با یک بیت پلی کریستالی الماس (PDC) BIT— (1) حالت مرتبه سوم HFAO و (2) هارمونیک HFTO همراه با محور طولی - با جزئیات کشف و گزارش شد. یک مثال در این مقاله نشان می دهد که تغییر فرکانس HFTO غالب در وسط حفاری یک پایه بدون اتصال درگیر و هیچ پارامتر سطح تغییر نکرده است. بررسی سیگنال Domain نشان می دهد که (1) شتاب مماس ناشی از HFTO "پایه" به دلیل انقلاب های خروجی موتور گل در هر دقیقه (RPM) (2) تغییر شتابهای مماس اوج ناشی از HFTO است. چوب/لغزش مته ، که از طریق موتور گل به بیت مته منتقل می شود ، و (3) شتاب های ناشی از HFTO 76 و 114 هرتز هر دو تقریباً در یک شکل موج سینوسی قرار دارند ، به جز در دوره انتقال 3 ثانیه ، جایی کهمخلوط هر دو فرکانس مشاهده می شود. شتاب مماس ناشی از 114 هرتز - HFTO - که در جعبه بیت اندازه گیری می شود با نوسانات چوب/لغزش 0. 16 هرتز همراه است. معادله تحلیلی برای توصیف HFTO همراه با چوب/لغزش به عنوان قیاس نظریه ارتباطات ارائه شده است. علاوه بر این ، مدل سازی گسترده و اندازه گیری میدانی HFTO و HFAO منجر به اندازه گیری کاهش پویایی حفاری HF مضر در RSS BHAS با کمک موتور می شود. مکانیسم کاهش HFTO پیشنهادی مدل سازی ، شبیه سازی شده و در مقاله نشان داده شده است.

آخرین حسگرهای دینامیک حفاری HF تعبیه شده در قطر بیرونی BHA و همچنین در امتداد خط مرکزی BHA قرار می گیرند. پاسخ های مختلف سنسورها به دلیل قرارگیری آنها گزارش و تجزیه و تحلیل می شود. کیفیت داده های Gyro با استفاده از 1000 هرتز مداوم مورد بحث قرار گرفته است ، در مقایسه با داده های ژیرو با فرکانس پایین. علاوه بر این ، این مقاله مکانیسم Downhole HFTO را نشان می دهد و پویایی حفاری کمتر شناخته شده ، مانند HFAO با یک بیت PDC با جزئیات.

اطلاعیه تصحیح: این مقاله برای تصحیح بیانیه اثبات از نسخه اصلی آن به روز شده است. علاوه بر این ، معادله در صفحات 567 و 568 از معادلات اصلاح شده است. 9 ، 10 و 11 تا Eqs. 5 ، 6 و 7.