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Mesures DV en fond de trou dans les outils LWD, MWD, Wireline

Introduction

L'ingénierie des capteurs de diagraphie dans les colliers de forage simule une révolution dans la diagraphie et le forage. Les systèmes d'échantillonnage de fluide LWD, MWD et filaires traditionnels fournissent au foreur des informations complètes en temps réel et permettent à un géologue d'étudier la formation pendant l'invasion. Le nombre croissant de puits directionnels, à portée étendue et fortement déviés signifie que les technologies MWD / LWD sont souvent indispensables pour un placement efficace des puits de forage. Les opérateurs demandent beaucoup dans leurs outils de diagraphie en cours de forage (LWD) et de mesure en cours de forage (MWD), qui consomment une part importante du budget. Il devrait permettre aux compagnies pétrolières de réaliser des économies en augmentant l'efficience et l'efficacité de leurs programmes de forage. En utilisant les résultats de l'analyse des fluides, les compagnies pétrolières décident comment compléter un puits, développer un champ, concevoir des installations de surface et accélérer la production.

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Application

La capacité de caractériser les fluides au fur et à mesure de leur production revêt une grande importance pour les études sur les réservoirs. Cependant, les environnements de forage deviennent de plus en plus difficiles et imposent des exigences sérieuses aux outils de fond. Les outils LWD, MWD et filaires sont constitués de capteurs, de progiciels électroniques (et de transmission dans le cas de MWD) et fournissent des informations sur le levé directionnel, la mécanique de forage et les propriétés de la formation. Après la découverte d'un gisement, la nécessité de caractériser la composition et les propriétés physiques des fluides produits est essentielle pour optimiser la production de pétrole. Des informations en temps réel sur les modifications des caractéristiques d'écoulement et de la composition du fluide au cours de la production nécessitent des mesures en fond de trou capables de sonder les propriétés du fluide dans des échelles de temps plus courtes que celles des vitesses d'écoulement caractéristiques.

La connaissance de la viscosité et de la densité des fluides de formation est essentielle à la gestion des réservoirs, à la production de pétrole, à la conception de leur achèvement et à la détermination de leur rentabilité sur le terrain. La productivité et l'efficacité du déplacement des fluides sont directement liées à la mobilité des fluides, qui dépend à son tour de sa viscosité. Par conséquent, la viscosité est un paramètre critique pour estimer la valeur économique d'un réservoir d'hydrocarbures et également pour analyser les gradients de composition et la connectivité des réservoirs verticaux et horizontaux. La viscosité contrôle non seulement la productivité et l'efficacité du déplacement du réservoir, mais joue également un rôle majeur dans la conception de matériel et de pipelines sous-marins et dans la gestion des problèmes liés à la garantie de flux.

Les fluides de forage sont des produits chimiques essentiels utilisés dans toutes les activités d’exploration de puits de pétrole, telles que l’enlèvement des déblais de forage sous le trou de forage, la suspension et le transport des déblais de forage et la lubrification de la surface de forage. L'une des principales fonctions d'un fluide de forage pétrolier est de retenir les fluides formés lors du forage sur leurs couches superficielles et la densité dont il a besoin pour s'acquitter efficacement de cette fonction dépend des pressions exercées sur la formation souterraine. Les mesures de densité servent à calculer le degré de liberté de circulation du pétrole et des autres fluides à travers la formation, ainsi que le volume d'hydrocarbures présents dans la roche et, avec d'autres données, la valeur de l'ensemble du réservoir et des réserves du réservoir. La densité mesure la pression hydrostatique dans le forage et la teneur en solides des boues non pondérées. Une densité appropriée assure une pression hydrostatique suffisante pour empêcher la paroi de s’exercer et pour empêcher le fluide de formation de pénétrer dans le puits. Mais un poids de boue trop élevé diminue le taux de forage et augmente les risques de blocage différentiel, de fracture du puits, d'usure de l'équipement, de perte de circulation et d'augmentation du coût de la boue. La densité est la propriété la plus cruciale des fluides de forage qui doit être mesurée et entretenue efficacement.

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Énoncé du problème

Les principales exigences en matière de solutions de mesure de la densité et de la viscosité pour les outils LWD, MWD et filaires sont les suivantes:

  1. Restez non affecté par les vibrations de l'ensemble du trou inférieur: Les chocs et les vibrations en fond de trou continuent de poser problème, et le défi est exacerbé par l'augmentation du nombre de puits de grande portée et en eau très profonde, et les outils LWD / MWD devraient être à la hauteur de ce défi.
  2. Fonctionnent à hautes pressions, hautes températures: Les composants des outils LWD / MWD doivent fonctionner jusqu'à 200 ° C et 30,000 psi, en fonction des exigences du marché et de la gestion des réservoirs.
  3. Soutenir l'échantillonnage et l'analyse de fluide de haute qualité: L'analyse des échantillons de fluide dans les conditions du réservoir permet de valider la qualité de l'échantillon et de cartographier les variations verticales des propriétés du fluide, ce qui permet aux interprètes de déterminer la connectivité zonale et de définir l'architecture du réservoir au tout début de la vie du champ. Les systèmes doivent fournir des mesures de fond de trou supérieures (telles que la densité et la viscosité) pour permettre l'identification et l'analyse en temps réel des propriétés du fluide de formation dans des délais très courts.
  4. Fiabilité: L’impact le plus important en termes de valeur de LWD / MWD est de bien faire les choses du premier coup. Les outils doivent subir toutes sortes d’essais de destruction, d’essais aux vibrations, d’essais de pression avant d’être utilisés dans des applications de fond. Il est essentiel de réduire le nombre de cartes électroniques et leur redondance, et de tirer parti des avancées de l'industrie informatique / électronique pour réduire la taille des capteurs, qui sont moins impactés par les chocs et les vibrations énormes qu'ils subissent en fond de trou.

Problèmes de processus

Les opérateurs utilisent généralement différents instruments 2 pour mesurer la densité et la viscosité. L'utilisation de deux instruments distincts pose des problèmes majeurs:

  • La plupart des instruments traditionnels utilisés pour la mesure de la densité et de la viscosité nécessitent des échantillons de fluide séparés pour l'analyse, qui sont extraits des cylindres d'échantillon de fluide en fond de trou, en utilisant de grandes quantités d'un échantillon de fluide extrêmement précieux qui ne peut pas être réutilisé.
  • Les mêmes conditions de température et de pression sont plus difficiles à atteindre dans deux instruments distincts, ce qui entraîne des erreurs de mesure.
  • Difficulté à co-localiser les gros densimètres et viscosimètres volumineux et volumineux en raison des contraintes d'espace et de montage dans les configurations LWD / MWD / filaire
  • Nécessite un travail d'intégration important dans le matériel et les logiciels pour synchroniser les données de mesure et garantir la conformité

Intégration de la mesure de densité-viscosité de Rheonics dans les services LWD / MWD / filaire

L'eau profonde peut à elle seule rendre problématique l'acquisition de données complètes et fiables en fond de trou, mais elle ajoute les températures et pressions extrêmes et les difficultés / coûts augmentent considérablement. Extreme HP / HT a un impact négatif sur la fiabilité et les performances des outils filaires et MWD / LWD. Les températures élevées endommagent les composants électroniques de l'outil, affectent la précision et la précision du capteur et peuvent conduire à une défaillance prématurée de l'outil si l'équipement est mal conçu pour ce service. Des pressions et des températures très élevées, des chocs et des vibrations, une puissance limitée disponible et des contraintes d'espace sévères sur les appareils de forage appellent de nouvelles approches pour les instruments de mesure. Ceci sert de charte aux solutions DV de Rheonics pour les applications de forage.

Rheonics propose une plate-forme technologique composée de capteurs (DV) et de composants électroniques, ainsi que des services d'intégration et de développement permettant de mesurer simultanément la densité et la viscosité dans des outils de diagraphie LWD, MWD et filaire afin d'acquérir des données d'évaluation de la formation et d'optimisation du forage pendant les opérations de forage, afin de guider le placement de puits et fournir des données pour la gestion des enquêtes et la planification du développement.

Différencier Rheonics consiste à mettre au point des outils de mesure de la densité et de la viscosité en fond de trou évalués à haute température, qui permettent de forer et d’évaluer avec succès des puits en eau profonde. De nouvelles conceptions d'outils et de nouveaux composants électroniques permettent un meilleur contrôle des réservoirs à température extrême, réduisant ainsi les incertitudes liées au «forage aveugle». Les principales caractéristiques des solutions de mesure DV conçues sur mesure par Rheonics pour l'intégration dans les systèmes LWD / MWD / Wireline sont les suivantes:

  • Insensible aux vibrations du BHA
  • Fonctionnent bien dans les conditions HPHT
  • Effectuez une analyse de haute qualité du fluide échantillonné en effectuant les mesures de densité et de viscosité les plus précises et les plus rapides
  • Extrêmement fiable dans les conditions de fond de trou et fournissant des données correctes à chaque fois; peut supporter des chocs et vibrations importants et est indifférent aux conditions de montage
  • Instrument unique pour les mesures de densité et de viscosité; nécessite une quantité extrêmement minime d'échantillon de fluide
  • Facteur de forme extrêmement petit permettant une intégration plus facile

Principe de fonctionnement

Le DVM de la rhéonique mesure la viscosité et la densité au moyen d'un résonateur à diapason de torsion avec des extrémités de dents aplaties, qui est immergé dans le fluide testé. Plus le fluide est visqueux, plus l'amortissement mécanique du résonateur est élevé, et plus le fluide est dense, plus sa fréquence de résonance est basse. A partir de la fréquence d'amortissement et de résonance, la densité et la viscosité peuvent être calculées au moyen d'algorithmes propriétaires de Rheonics. Grâce à la conception du résonateur de torsion couplé de Rheonics (brevet américain numéro 9518906), le transducteur est parfaitement équilibré, tout en maintenant une excellente isolation mécanique du montage du capteur. L'amortissement et la fréquence de résonance sont mesurés par l'électronique de détection et d'évaluation de la rhéonique (brevet US numéro 8291750). Basée sur la technologie éprouvée de boucle à verrouillage de phase gated de Rheonics, l'unité électronique offre des lectures stables et reproductibles de haute précision sur toute la plage de températures et de propriétés de fluide spécifiées.

 

Pour en savoir plus sur la technologie des résonateurs équilibrés en torsion de la rhéonique, veuillez vous reporter au livre blanc.

L'avantage des rhéons

Technologie de capteur robuste et supérieure

Le DV de Rheonics a un facteur de forme compact et utilise des résonateurs équilibrés brevetés pour assurer des mesures cohérentes et reproductibles, quel que soit le montage du DV. DV utilise des résonateurs ultra-stables, construits à l'aide de plusieurs décennies d'expérience dans les matériaux, la dynamique vibratoire et la modélisation des interactions résonateur-fluide, qui s'ajoutent aux capteurs les plus robustes, reproductibles et bien caractérisés de l'industrie. Ces capteurs sont insensibles aux conditions de montage, aux chocs et aux vibrations et ont subi toutes sortes d’essais de destruction, de vibration et de pression.

Instrument simple, double fonction

Le DV de Rheonics est un produit unique qui remplace deux alternatives et offre de meilleures performances tout en fonctionnant dans des conditions de réservoir réelles. Il élimine la difficulté de co-localiser deux instruments différents pour la densité et la viscosité (et la température).

Mesures précises, rapides et fiables

3 sophistiqué et brevetérd L’électronique de génération commande ces capteurs et évalue leur réponse. Grâce à une électronique de qualité, associée à des modèles informatiques complets, les unités d’évaluation sont parmi les plus rapides et les plus précises du secteur. DVM donne des mesures de densité et de viscosité en temps réel en moins de 2 secondes!

Mesures précises, rapides et fiables

Les DVM de Rheonics sont des résonateurs ultra-stables. 3 sophistiqué et brevetérd L’électronique de génération commande ces capteurs et évalue leur réponse. Grâce à une électronique de qualité, associée à des modèles informatiques complets, les unités d’évaluation sont parmi les plus rapides et les plus précises du secteur. DVM donne des mesures de densité et de viscosité en temps réel en moins de 2 secondes!

Le plus large opérationnel aptitude

Les nombreuses capacités de l'instrument Rheonics permettent aux utilisateurs d'effectuer des mesures dans des conditions de réservoir difficiles. Il a la plus large gamme opérationnelle du marché:

  • Plage de pression jusqu'à 30,000 psi
  • Plage de température de -40 à 200 ° C
  • Plage de viscosité: 0.02 à 300 cP
  • Plage de densité: 0 à 3 g / cc

Taille minimale de l'échantillon requise

Le liquide de réservoir minimal est utilisé pour les tests dans le DV car il n’est pas nécessaire d’avoir une ligne ou un système d’échantillonnage séparé. Sûre et rentable à exploiter, DV n’utilise que 0.7ml d’échantillons pour mesurer la viscosité et la densité sur l’ensemble de la gamme P, T, ce qui permet de gagner du temps et de l’argent.

Fonctionnement sans souci et pratique

DV supprime le besoin d'instruments séparés pour mesurer la densité et la viscosité, qui nécessitent des volumes d'échantillons sensiblement plus importants, de nombreuses reconfigurations et des systèmes de transfert de fluide encombrants. Il peut suivre en permanence les changements de viscosité et de densité des échantillons d’huile vive tout au long de l’exécution et ne nécessite aucune modification ou reconfiguration du matériel. Le logiciel de Rheonics est puissant, intuitif et facile à utiliser. N'utilisant ni mercure, ni minuteur ni plusieurs pistons, le DV est facile à utiliser et à l'environnement.

La proposition de valeur de Rheonics: le meilleur de l'industrie

Ce qui suit est une comparaison des technologies existantes des viscosimètres et densimètres avec le résonateur DV (résonateur équilibré en torsion) de Rheonics dans des conditions HPHT.

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Électronique construite pour répondre à vos besoins

Disponible à la fois dans un boîtier de transmetteur antidéflagrant et dans un montage sur rail DIN compact, le système électronique du capteur permet une intégration aisée dans les canalisations de processus et dans les armoires d'équipement des machines.

 

Facile à intégrer

Les multiples méthodes de communication analogiques et numériques implémentées dans l'électronique du capteur permettent une connexion simple et directe à des automates industriels et à des systèmes de contrôle.

 

Sélection d'instruments rhéoniques

Construit en Suisse, le DV Rheonics est conçu pour répondre aux besoins des applications dans les environnements les plus difficiles. Suivez l'évolution de la viscosité et de la densité de l'échantillon d'huile sur l'ensemble de l'analyse. Pas besoin de changer un composant ou un paramètre pour mesurer sur toute la plage.

Solution suggérée pour l'application

  • Unité simple pour la mesure simultanée de la densité et de la viscosité, installée directement dans la configuration LWD / MWD / Wireline
  • Mesures répétables dans les fluides newtoniens et non newtoniens
  • Pas besoin de changer n'importe quel composant ou paramètre pour mesurer sur toute la plage
  • Mesure de la température du fluide intégrée
  • Étalonné à l'aide de fluides de référence NIST allant jusqu'à +/-% de précision de viscosité 1 (absolue) et de densité: 0.001 g / cc ou supérieur.
  • Plage de viscosité: 0.2 à 300 cP (plus bas disponible)
  • Plage de densité: 0 à 1.5 g / cc (plus disponible)
  • Température maximale: 200 ° C
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