BRPI0904881A2 - análise de vibração de perfuração de furo de sondagem - Google Patents
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Abstract
ANáLISE DE VIBRAçãO DE PERFURAçãO DE FURO DE SONDAGEM. A análise de vibração de perfuração de furo de sondagem usa dados de aceleração medidos em furo de sondagem de três eixos ortogonais enquanto perfura para determinar se a eficiência do conjunto de perfuração desceu a um ponto onde o conjunto precisa ser puxado. Em tempo real ou quase real, uma ferramenta de furo de sondagem calcula o impulso em pelo menos uma direção usando os dados de aceleração medidos sobre um pe- ríodo de aquisição e determina se o impulso calculado excede um limite de aceleração predeterminado para o período de aquisição. Se o impulso excede o limite, a ferramenta pulsa os dados de impulso para a superfície onde o impulso calculado é correlacionado com a eficiência do conjunto quando o cabo de perfuração é usado para perfurar em tempo real. Baseado na correlação, os operadores podem determinar se para puxar o conjunto se ocorre impulso excessivo continuamente sobre uma profundidade de penetração preajustada.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ANÁLISE DEVIBRAÇÃO DE PERFURAÇÃO DE FURO DE SONDAGEM".
REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS
Este é um Pedido Provisório U.S. não-provisório N0 de série61/101.540, depositado em 30 de setembro de 2008, que é incorporado aquipor referência para o qual é reivindicada prioridade.
ANTECEDENTES
Durante a perfuração, a energia na plataforma de perfuração éaplicada no furo de sondagem de montagem de perfuração. As vibraçõesque ocorrem no cabo de perfuração podem reduzir a taxa de penetração damontagem (ROP). Portanto, é útil monitorar a vibração do cabo de perfura-ção, broca, e montagem de furo de fundo (BHA), e monitorar as revoluçõespor minuto (RPM) da montagem de perfuração para determinar o que estáocorrendo no furo de sondagem durante a perfuração. Baseado na informa-ção monitorada, um perfurador pode mudar os parâmetros de operação paraaperfeiçoar o peso da broca (WOB), colar de perfuração RPM, e similar paraaumentar a eficiência.
Durante a perfuração, o impacto lateral e axial na montagem deperfuração desgasta os componentes de montagem (por exemplo, estabili-zador, broca de perfuração, ou similar) e diminui a taxa de penetração damontagem (ROP) - isto é, sua eficiência em perfurar através de uma forma-ção. Quando a montagem perde sua eficiência, a montagem ou uma partedela pode precisar ser substituída ou reparada. Isto exige freqüentementeque o cabo de perfuração inteiro seja arrancado do furo de sonda de modoque um novo componente pode ser instalado. Como esperado, este é umprocesso demorado e dispendioso. Portanto, o conhecimento em tempo realda eficiência de uma montagem de perfuração pode ser particularmente útilpara os operadores de perfuração.
SUMÁRIO
Em análise de vibração de perfuração de furo de sondagem,uma ferramenta de furo de sondagem mede os dados de aceleração em trêseixos ortogonais enquanto perfura com uma montagem de perfuração. U-sando os dados da medida, o impulso em pelo menos uma direção é calcu-lado sobre um período de aquisição. Por exemplo, o impulso pode ser calcu-lado em uma direção axial derivada dos dados de aceleração no eixo-z epode ser calculado em uma direção lateral derivada dos dados de acelera-ção no eixo-x e eixo-y. Igualmente, o impulso pode ser calculado em combi-nação das direções axial e lateral derivadas de dados de aceleração em to-dos os três eixos ortogonais. O impulso calculado é comparado com um limi-te predeterminado para o período de aquisição para determinar se o impulsoexcede o limite. Se o impulso excede o limite baseado na determinação, oimpulso calculado é correlacionado com a eficiência da montagem de perfu-ração para finalmente determinar se puxar a montagem de perfuração demodo que os componentes possam ser substituídos ou reparados.
Um sistema de análise de vibração de perfuração de furo desondagem pode usar uma ferramenta de furo de sondagem tendo uma plu-ralidade de acelerômetros medindo dados de aceleração em três eixos orto-gonais em furo de sondagem enquanto perfura com uma montagem de per-furação. O circuito de processamento na ferramenta propriamente dita ou nasuperfície, pode calcular os impulsos em uma ou mais direções usando osdados de aceleração medidos por um período de aquisição e pode realizar aanálise para determinar se puxar a montagem de perfuração. Se pelo menosalguma parte do processamento é realizada na superfície, então a ferramen-ta de furo de sondagem pode ter um sistema de telemetria para transmitirdados brutos ou resultados parcialmente calculados para a superfície paraanálise posterior.
A montagem de perfuração pode ter uma broca de perfuração,um colar de perfuração, um ou mais estabilizadores, um sistema dirigívelrotativo, e outros componentes. A broca de perfuração pode experimentardesgaste e dano de impactos durante a perfuração e pode perder sua efici-ência para perfuração. Como a broca de perfuração, outros componentes damontagem de perfuração, tal como um estabilizador, podem também expe-rimentar desgaste e dano provocado por impactos similares. Portanto, o im-pulso calculado pode estar correlacionado a eficiência da montagem de per-furação inteira, o estabilizado, a broca de perfuração, ou outros componen-tes da montagem.
O desgaste da broca de perfuração pode ser mais provávelquando se perfura através de uma formação de rocha dura. Em contraste, odesgaste do estabilizador pode ser mais provável em formações mais maci-as. Para uma montagem de perfuração tendo um sistema dirigível rotativo,pode ocorrer dano em seus componentes que impede seu funcionamentoapropriado. Em geral, o desgaste da broca de perfuração e dos estabilizado-res causado por impactos pode ter uma característica rombuda que se de-senvolve, fazendo o componente ter uma aparência quase fresada.
Em uma implementação, por exemplo, o limite predeterminado é7g, e o período de aquisição é um segundo. Para correlacionar o impulsocalculado com a eficiência da montagem de perfuração, a análise pode de-terminar se o impulso calculado ocorre continuamente sobre uma profundi-dade de penetração predefinida através da formação. Em um exemplo, aprofundidade de penetração predefinida pode ser de 7,62 m através da for-mação. Dependendo dos pormenores da implementação, no entanto, os va-lores para limites, distâncias, e similares usados nos cálculos podem ser di-ferentes.
Se o impulso calculado não ocorre continuamente sobre a pro-fundidade de penetração predefinida de 7,62 m, a montagem de perfuraçãopode ser puxada do furo de sonda porque está operando de modo ineficientee provavelmente desgastada. De outro modo, os operadores podem conti-nuar a perfurar com a montagem sem puxar prematuramente o cabo de per-furação quando os componentes da montagem, tal como a broca de perfura-ção ou estabilizador, não estão realmente desgastados.
Para calcular realmente o impulso em uma ou mais da direção, oprocessamento integra dados de aceleração retificados na direção sobre operíodo de aquisição e conta um número de impactos de impulso que exce-dem o limite predeterminado para o período de aquisição. Então o proces-samento correlaciona o valor do impulso calculado para o período de aquisi-ção para o número de impactos de impulso contados para o período de a-quisição para calcular a densidade de choque de impulso, que é usado paradeterminar se a broca está operando de modo ineficiente sobre um compri-mento de perfuração, esta densidade de impacto de impulso pode ser calcu-lada como um produto de (lmpulsoA2/número de impactos)*1000.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A figura 1 ilustra esquematicamente um sistema de medição-durante-perfuração (MWD) tendo uma ferramenta de monitoramento de vi-bração de acordo com a descrição presente.
A figura 2A mostra uma vista isolada da ferramenta de monito-ramento de vibração.
A figura 2B mostra diagramaticamente componentes da ferra-menta de monitoramento de vibração.
A figura 3 é um fluxograma ilustrando uma técnica de análise deimpulso da presente descrição.
As figuras 4A-4I mostram um gráfico de dados de medição-durante-perfuração (MWD).
DESCRIÇÃO DETALHADA
A figura 1 mostra um sistema de medição-durante-perfuração(MWD) tendo uma ferramenta de monitoramento de vibração 20, que é mos-trada em vista isolada na figura 2A. Durante a perfuração, a ferramenta demonitoramento de vibração 20 monitora a vibração do cabo de perfuração 14tendo uma montagem de perfuração 16 (colar 17, estabilizador 18, broca deperfuração 19, etc.) e monitora as revoluções por minuto (RPM) da monta-gem de perfuração 16. A vibração inclui primeiramente a vibração lateral (L)e vibração axial (A). Baseada no monitoramento, a ferramenta de monitora-mento de vibração 20 fornece dados em tempo real para a superfície paraalertar os operados quando impacto ou vibração excessiva está ocorrendo.Não somente os dados em tempo real permitem que os operadores variemapropriadamente os parâmetros de perfuração, dependendo de como asvibrações estão ocorrendo, os dados também permitem que os operadoresdeterminem quando e se a montagem de perfuração 16 perdeu sua eficiên-cia e deve ser mudada.Em uma implementação, a ferramenta de monitoramento de vi-bração 20 pode ser o sistema MWD de Weatherford1S Hostiie EnvironmentLogging (HEL) e pode usar a unidade de sensor de Weatherford's True Vi-bration Monitor (TVM) 30 montada na mesma inserção usada para inserçõesde raio gama no sistema MWD (HEL). Como mostrado diagramaticamentena figura 2B, a unidade de sensor 30 tem uma pluralidade de acelerômetros32 dispostos ortogonalmente e acoplados para a inserção na ferramenta 20.
Os acelerômetros 32 são pretendidos para medir com precisão as forças deaceleração que atuam na ferramenta 20 e desse modo detectar a vibração eo impacto experimentados pelo cabo de perfuração 14 no furo de sondagem.
Para monitorar as RPM do colar de perfuração 16, a ferramenta 20 pode termagnetômetros 34 dispostos em dois eixos de modo que os magnetômetros34 podem fornecer informação em torno de vibração do tipo deslizamento-parada ("stick-slip") que ocorre durante a perfuração. As RPM do furo desondagem combinadas com os dados do acelerômetro e magnetômetro aju-dam a identificar o tipo de vibrações (por exemplo, torvelinho ou do tipo des-lizamento-parada) ocorrendo no furo de sondagem. Conhecer o tipo de vi-bração permite que os operadores determinem que parâmetros mudam paraaliviar a vibração experimentada.
A ferramenta 20 é programável no local do poço de modo quepode ser colocado com gatilhos de tempo real que indicam quando a ferra-menta 20 deve transmitir dados de vibração para a superfície. A ferramenta20 tem memória 50 e tem um processador 40 que processa os dados brutosdo furo de sondagem. Por sua vez, o processador 40 transmite os dadosprocessados para a superfície usando um sistema de telemetria de pulso emlama 24 ou qualquer outro meio disponível. Alternativamente, a ferramenta20 pode transmitir dados brutos para a superfície onde o processamentopode ser realizado usando equipamento de processamento de superfície 50.a ferramenta 20 pode também gravar dados na memória 50 para análiseposterior.
Por exemplo, operadores podem programar a ferramenta 20 pá-ra tirar amostras de dados de acelerômetro da unidade de sensor 30 em fai-xas de tempo de 1-30 segundos e dados de RPM em faixas de tempo de 5-60 segundos, e a ferramenta 20 pode medir os sensores em torno de 1000vezes/seg. Em adição, limites em tempo real para impacto, vibração, e RPMpodem ser configurados durante a programação da ferramenta 20 para con-trolar quando a ferramenta 20 transmitirá os dados para a superfície pormeio de telemetria de pulso em lama para ajudar a otimizar a largura debanda de dados em tempo real.
A ferramenta 20 pode ser ajustada para transmissão de dadosacionada ou em loop. Na transmissão de dados acionada, a ferramenta 20tem limites determinados para várias variáveis medidas, de modo que a fer-ramenta 20 transmite dados para a superfície na medida em que as medi-ções da ferramenta 20 excedem um ou mais dos limites do acionador. Emtransmissão de dados em loop, a ferramenta 20 continua a transmitir dadospara a superfície em intervalos predeterminados. Tipicamente, a ferramenta20 seria configurada com uma combinação de formas acionadas e em loopde transmissão de dados para os tipos diferentes de variáveis sendo medidas.
Durante a perfuração, várias formas de vibração podem ocorrerno cabo de perfuração 14 e montagem de perfuração 16 (isto é, colar de per-furação 17, estabilizadores 18, broca de perfuração 20, sistema dirigível ro-tativo (não mostrado) etc). Em geral, a vibração pode ser causada pelaspropriedades da formação 15 sendo perfurada ou pelos parâmetros de per-furação sendo aplicados no cabo de perfuração 14 e outros componentes.Independente do caso, a vibração pode danificar a montagem de perfuração16, reduzindo sua eficiência e exigindo que um ou mais de seus componen-tes sejam eventualmente substituídos ou reparados. O dano aos componen-tes, tais como estabilizadores, causado pelas vibrações podem ser bastantesimilares em aparência ao dano experimentado pela broca de perfuração 19.
Para tratar o dano e desgaste na montagem de perfuração 16,as técnicas da presente descrição identificam e qualificam níveis de vibraçãode perfuração de furo de sondagem que são bastante altos para a eficiênciade perfuração de impacto. Para fazer isto, a ferramenta 20 usa seus acele-rômetros 35 na unidade de sensor 30 para medir a aceleração do cabo deperfuração 14 em três eixos. O processador 40 processa os dados de acele-ração usando valores de impulso e os transmite para a superfície. A análisedos valores transmitidos pelo equipamento de superfície 50 indica quandoestá ocorrendo perfuração ineficiente, incluindo a perfuração ineficiente cau-sada pela vibração danosa à montagem de perfuração 16, tal como estabili-zador 18 e/ou broca de perfuração 19. Em adição a ou em uma alternativaao processamento na ferramenta 20, os dados brutos da unidade de sensor30 podem ser transmitidos para a superfície onde os cálculos de impulsopodem ser realizados pelo equipamento de processamento de superfície 50para análise. Cada um do processador 40, acelerômetros 32, magnetôme-tros 34, memória 50, e unidade de telemetria 24 pode ser aquele adequadopara uma ferramenta de furo de sondagem, tal como usado em sistema HELde Weatherford.
Como sugerido acima, as técnicas presentes para analisar a efi-ciência de perfuração são baseadas em impulso, que é o integral de umaforça com relação ao tempo. Em essência, o impulso fornece uma taxa demudança em aceleração do cabo de perfuração 14 durante a operação deperfuração. Quando em níveis bastante altos, a taxa de impulso de mudançaalerta operadores de plataforma de fadiga potencial e outro dano que podeocorrer na montagem de perfuração 16. Em adição, na medida em que osvalores de impulso aumentam, a quantidade de energia disponível na mon-tagem de perfuração 18 diminui, resultando e eficiência de perfuração redu-zida. Assim monitorando os valores de impulso em tempo real ou mesmo emtempo quase real, pode aperfeiçoar a eficiência da operação de perfuração.Em geral, o impulso para o cabo de perfuração 14 pode ser calculado late-ralmente e axialmente para uso em análise, e um impulso total em três eixospode também ser calculado. Em adição, o impulso pode estar correlacionadocom o número de impactos que ocorrem para calcular uma densidade deimpacto de impulso para uso na análise. Detalhes adicionais destes cálculose a análise resultante são discutidos abaixo.
A figura 3 mostra uma técnica de análise de impulso 100 de a-cordo com a presente descrição em que o impulso do cabo de perfuração 14é calculado e usado para determinar se a montagem de perfuração 16 estáperfurando de modo ineficiente e precisa ser puxada. A ferramenta 20 dafigura 2 usando a unidade de sensor 30 mede os dados de aceleração emtrês eixos ortogonais em furo de sondagem enquanto perfura com a monta-gem de perfuração 16 (bloco 102). Usando os dados de aceleração, o impul-so para o cabo de perfuração 14 em pelo menos uma direção (isto é, axial,lateral, ambos, ou um total de ambos) é calculado sobre um período de a-quisição (Bloco 104), e uma determinação é feita se o impulso calculado ex-cede um limite de aceleração predeterminado para o período de aquisição(Bloco 106). Em uma implementação, o limite de aceleração predeterminadoé 7g, e o período e aquisição é um segundo, embora o limite particular e pe-ríodo podem depender de detalhes de uma implementação particular.
Calcular o impulso envolve integrar os dados de aceleração reti-ficados pelo menos em uma direção sobre o período de aquisição. Por e-xemplo, o impulso pode ser calculado em uma ou mais de uma direção late-ral (eixos-x e Y), uma direção axial (eixo-z), e/ou um total dos três eixos or-togonais (X, y e z) de dados de aceleração. Para calcular o impulso, um nú-mero de impactos de impulso que excede o limite predeterminado para operíodo de aquisição pode também ser contado. Por sua vez, esta contagemde impacto de impulso pode então ser usada com o valor de impulso paracalcular um valor densidade de impacto de impulso que pode ser usado paraanálise.
O impulso que excede o limite é então correlacionado com a efi-ciência da montagem de perfuração 16 assim pode ser feita uma determina-ção se puxar a montagem de perfuração 16 (Bloco 108). Correlacionar o im-pulso calculado com eficiência da montagem 16 envolve determinar se oimpulso calculado ocorre continuamente sobre uma profundidade de pene-tração predefinida através da formação. O impulso usado na correlação po-de incluir os valores de impulso em uma ou mais das direções lateral, axial,e total e pode incluir a contagem de impacto de impulso bem como a densi-dade de impacto de impulso discutida previamente.Em uma implementação, a profundidade de penetração predefi-nida para correlacionar com a ineficiência da montagem de perfuração é7,62 metros através da formação, mas esta profundidade pode depender deum número de variáveis, tais como as características da montagem 16, bro-ca de perfuração 19, estabilizadores 18, a formação, parâmetros de perfura-ção, etc. S o impulso calculado ocorre continuamente sobre a profundidadede penetração predefinida, uma determinação é feita para puxar a monta-gem de perfuração 16 (Bloco 110). De outro modo, a montagem 16 não épuxada.
Em geral, a ferramenta 20 da figura 2 pode realizar os cálculos erealizar a determinação usando o processador 40 e pode transmitir os dadosde impulso para a superfície usando o sistema de telemetria de pulso de la-ma 24, onde o equipamento de processamento de superfície 50 pode serusado para fazer a correlação e determinação para puxar a broca. Alternati-vãmente, a ferramenta 20 da figura 2A pode transmitir dados brutos para asuperfície usando o sistema de telemetria de pulo de lama 24, e o equipa-mento de superfície 50 pode realizar os cálculos para fazer a determinação.
A. Cálculos
Vários itens e cálculos de dados em tempo real podem ser usa-dos para analisar o impulso experimentado pelo cabo de perfuração 14 du-rante a perfuração. Os itens e cálculos de dados em tempo real são forneci-dos pela ferramenta de monitoramento de vibração 20 das figuras 1-2. Emuma implementação, os itens de dados em tempo real podem ser identifica-dos que cobrem aceleração, RPM, valores de pico, médias, etc. Como deta-Ihado aqui, o rastreamento destes itens de dados em tempo real com os va-lores de cálculo de impulso ajuda os operadores a monitorar a eficiência debroca de perfuração e determinar quando a broca de perfuração precisa serpuxada.
Em particular, a ferramenta 20 rastreia um número de itens dedados que são usados para monitorar o impulso e impactos a serem correla-cionados com a ineficiência da montagem de perfuração 16. A ferramenta 20propriamente dita ou o equipamento de processamento 50 na superfície po-de realizar os cálculos necessários para determinar quando substituir parteda montagem e perfuração 16, tal como um estabilizador 18 ou a broca deperfuração 19. O impulso e impactos podem ser monitorados e calculadosem uma direção axial, direção lateral, e/ou um total destas duas direçõescomo segue:
1. Direção Axial
Para a direção axial (isto é, eixo-z), os itens de dados calculadosincluem a aceleração axial média, o impulso axial, o número de eventos deimpacto axial, e a densidade de impacto de impulso axial (ISD) para um pe-ríodo de aquisição. A aceleração axial média sobre um período de aquisiçãode 1 segundo, pode ser caracterizada como:
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O impulso axial é a integração da aceleração-Z retificada queexcede o limite predeterminado para o período de aquisição. De preferência,o limite é 7g. Consequentemente, o impulso axial sobre o período de aquisi-ção de 1 seg pode ser caracterizado como:
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a densidade de impacto de impulso axial (ISD) é calculado a partir do impul-so axial e o número de eventos de impacto axial que ocorrem durante o pe-ríodo de aquisição. Em outras palavras, os eventos de impacto axial são onúmero total de impactos-z que excederam o limite predeterminado de 7gpara o período de aquisição de 1 seg. A densidade de impacto de impulsoaxial (ISD) é caracterizado como:
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Para uma dada energia de impulso, a densidade de impacto deimpulso diminui na medida em que a freqüência de impactos sobe. O inversotambém é verdade. Quando a freqüência de impactos diminui, o valor dedensidade de impacto de impulso aumenta. Portanto, o valor da densidadede impacto de impulso tem um componente de freqüência de impacto por-que os impactos de freqüência maiores consomem menos energia ara pro-duzir que impactos de freqüência menores. Em outras palavras, quanto maisenergia é usada para produzir a vibração, então menos energia pode serusada para perfurar um furo. Esta informação pode ser útil ao analisar a ope-ração de perfuração e determinar a eficiência de broca de perfuração.
2. Direção Lateral
Cálculos para a direção lateral são similares àqueles descritosacima, mas usam aceleração nos eixos-x e Y. Em particular, a aceleraçãolateral média é calculada como:
<formula>formula see original document page 12</formula>
O impulso lateral é a integração da aceleração lateral retificada(eixos-x e y) que excede um limite predeterminado de 7g para o período deaquisição de 1 seg. Portanto, o impulso lateral é calculado como:
<formula>formula see original document page 12</formula>
Por sua vez, a densidade de impacto de impulso (ISD) é entãocalculada a partir do impulso lateral e número de eventos de impacto sobre operíodo de aquisição como segue:
<formula>formula see original document page 12</formula>
Os cálculos para o total de todas as direção são similares aque-les discutidos acima, mas usam a aceleração nos eixo-x, y e z. Em particu-lar, a aceleração total média é calculada como:
<formula>formula see original document page 12</formula>
O impulso total é a integração da aceleração total retificada (ei-xos-x, y e z) que excede um limite predeterminado de 7g para o período deaquisição de 1 seg. portanto, o impulso total é calculado como:
<formula>formula see original document page 12</formula>
Por sua vez, a densidade de impacto de impulso total (ISD) éentão calculada a partir do impulso total e número de eventos de impactosobre o período de aquisição como segue:<formula>formula see original document page 13</formula>
Como indicado previamente, os itens de dados calculados po-dem ser calculados pela ferramenta 20 de furo de sondagem e pulsado furoacima, ou podem ser calculados na superfície pelo equipamento de proces-samento 50, baseado nos dados brutos pulsados furo acima a partir da fer-ramenta 20. De acordo com as técnicas presentes discutidas acima, os im-pulsos, impactos, e densidade de impacto de impulso calculados são usadospara analisar a eficiência da montagem de perfuração 16 e para determinarse a montagem 16 precisa ser puxada. Os operadores podem também usaros itens de dados e os impulsos, impactos e densidade de impacto de impul-so calculados para analisar a eficiência de perfuração de modo que os pa-râmetros de perfuração podem ser consequentemente mudados.
Como notado acima nos cálculos, o impulso é a integração deaceleração acima de um limite predeterminado durante um período de aqui-sição. Os impactos são o número de eventos de vibração que excederamum limite predeterminado durante o período de aquisição. Na presente im-plementação, o limite predeterminado é definido como uma aceleração de7g, e o período de aquisição é um (1) segundo. No entanto, estes valorespodem variar dependendo de uma implementação particular.
B-Log
As figuras 4A-4I mostram um registro mostrando informação deregistro de perfuração exemplar para vários percursos. Um pouco da infor-mação de registro de perfuração plotada, incluindo dados de impulso, é obti-do da ferramenta de monitoramento de vibração 20 (figuras 1-2) durante aperfuração. O registro inclui dados típicos tais como altura de bloco, taxa depenetração da broca (ROP), e peso na broca (WOB), torque, alerta de "stick-slip" (SSA), taxa de perfuração de penetração (DEXP), e energia mecânicaespecífica (MSE) bem como RPM de furo de sondagem e RPM de superfíciemédia, máxima e mínima - cada uma das quais é plotada verticalmente comprofundidade. Também, o impulso (lateral neste exemplo) é plotado com pro-fundidade.Durante a perfuração, os dados de impulso,(os dados de impul-so axial, lateral e total, os dados de impacto e de densidade de impacto deimpulso) são calculados na ferramenta 20 (figura 1-2) e pulsada para a su-perfície. Relembrando que os dados de impulso são acionados baseados emum limite predeterminado dentro de um período de aquisição, os dados deimpulso de consideração particular podem não ser enviados para a superfí-cie, enquanto outros dados da ferramenta (20) podem. Quando os dados deimpulso são encontrados e enviados para a superfície, no entanto, estãocorrelacionados como uma função de desempenho reduzido ou eficiência damontagem de perfuração como descrito aqui para indicar aos operadoresque a montagem não está funcionando mais com eficiência e precisa serpuxada.
Em uma implementação particular, por exemplo, o algoritmo deimpulso determina quando os dados de impulso acionados ocorreram sobreum comprimento de perfuração de mais ou menos 7,62 m. Se isto acontece,o algoritmo assume neste ponto que a montagem de perfuração 16 não estámais perfurando de modo eficiente e que é tempo de puxar a montagem 16para fora e substituir ou reparar seus componentes, tal como um estabiliza-dor 18 ou broca de perfuração 19. Se os dados de impulso não são encon-trados por este comprimento contínuo, então o operador pode não precisarpuxar a montagem 16 porque pode estar ainda eficiente. Neste caso, o algo-ritmo não indicaria que a montagem de perfuração 16 precisa ser puxada.
Nas seções do registro marcadas "RUN 1" e "RUN 2", por e-xemplo, os operadores perfuraram sem o benefício dos dados de impulsoem tempo real para determinar se puxar a montagem de perfuração ou não.Em ambas estes percursos, os operadores continuaram a perfurar na medi-da em que a broca de perfuração foi danificada além do reparo. Se os ope-radores tivessem o benefício de dados de impulso em tempo real e os cálcu-los da presente descrição, o progresso ineficaz em perfuração e o dano irre-parável à broca de perfuração poderia ter sido evitados e/ou reduzidos emseveridade porque os dados de impulso em tempo real e cálculos teriam in-dicado aos operadores para puxar a montagem em um tempo mais apropri-ado.
Na seção do registro marcada "RUN 4", por exemplo, dados deimpulso de 7,62 m contínuo não foram encontrados. Portanto, os operadoresnão precisaram puxar a montagem de perfuração 16 tão cedo durante estepercurso. Como resultado, puxar a montagem tão cedo pode desperdiçarquantidade de tempo de plataforma considerável. Embora o Iog acima tenhasido discutido com referência à eficiência da broca de perfuração, a determi-nação de quando outros componentes da montagem de perfuração, tais co-mo estabilizadores ou similares, experimentaram dano na medida em quenão estão sendo mais eficazes, é similar àquela aplicada à broca de perfuração.
A descrição precedente de modalidades preferidas e outras nãopretende limitar ou restringir o escopo ou aplicabilidade dos conceitos dainvenção concebidos pelos Requerentes. Em troca de descrever os concei-tos da invenção contidos aqui, os Requerentes desejam todos os direitos depatente fornecidos pelas reivindicações anexas. Portanto, é pretendido queas reivindicações anexas incluam todas as modificações e alterações intei-ramente que se encontram dentro do escopo das reivindicações seguintesou equivalentes das mesmas
Claims (35)
1. Método de análise de vibração de perfuração de furo de son-dagem, compreendendo:medir dados de aceleração em furo de sondagem de três eixosortogonais enquanto perfura com um conjunto de perfuração;calcular o impulso em pelo menos uma direção usando os dadosde aceleração medidos por um período de aquisição;determinar se o impulso calculado excede um limite predetermi-nado para o período de aquisição;correlacionar o impulso calculado com a eficiência do conjuntode perfuração baseado na determinação; edeterminar se puxar o conjunto de perfuração baseado na corre-lação.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que o conjuntode perfuração compreende uma broca de perfuração, e em que correlacionaro impulso calculado com a eficiência do conjunto de perfuração é baseadona eficiência da broca de perfuração.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que o conjuntode perfuração compreende um estabilizador, e em que correlacionar o im-pulso calculado com a eficiência da montagem de perfuração é baseado naeficiência do estabilizador.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que medir osdados de aceleração compreende medir a aceleração com pelo menos trêsacelerômetros dispostos ortogonalmente montados em uma ferramenta defuro de sondagem.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, ainda compreen-dendo transmitir os dados de impulso para a superfície.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, ainda compreen-dendo transmitir dados brutos para a superfície e calcular os dados de im-pulso na superfície baseado nos dados brutos.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que o limitepredeterminado é 7g, e em que o período de aquisição é um segundo.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que correlacio-nar o impulso calculado com a eficiência do conjunto de perfuração compre-ende determinar se o impulso calculado ocorre continuamente sobre umaprofundidade de penetração predefinida através da formação.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, em que a profundi-dade de penetração predefinida é de 7,62 m através da formação.
10. Método, de acordo com a reivindicação 8, em que se o im-pulso calculado não ocorre continuamente sobre a profundidade de penetra-ção predefinida, uma determinação em tempo real para puxar o conjunto deperfuração é feita.
11. Método, de acordo com a reivindicação 8, em que se o im-pulso calculado não ocorre continuamente sobre uma profundidade de pene-tração predefinida, uma determinação em tempo real para puxar o conjuntode perfuração não é feita.
12. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que calcular oimpulso compreende integrar os dados de aceleração retificados em pelomenos uma direção sobre o período de aquisição.
13. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que calcular oimpulso compreende calcular o impulso em uma ou mais de uma direçãolateral, uma direção axial, e uma combinação das direções lateral e axial.
14. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a direçãolateral é derivada de primeiro dado de aceleração em um eixo x e segundodado de aceleração em um eixo y, a direção axial é derivada de terceiro da-do de aceleração em um eixo z, e a combinação é derivada de primeiro, se-gundo e terceiro dados de aceleração nos três eixos ortogonais.
15. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que calcular oimpulso compreende contar um número de impactos de impulso que exce-dem o limite predeterminado para o período de aquisição.
16. Método, de acordo com a reivindicação 15, em que calcularo impulso compreende correlacionar um valor do impulso calculado para operíodo de aquisição para o número de impactos de impulso contados parao período de aquisição.
17. Método, de acordo com a reivindicação 16, em que correla-cionar o valor com o número de impactos de impulso compreende calcularuma densidade de impacto de impulso como igual a (lmpulsoA2/número deimpactos)*1000.
18. Sistema de análise de vibração de perfuração de furo desondagem, compreendendo:uma pluralidade de acelerômetros medindo dados de aceleraçãoem furo de sondagem de três eixos ortogonais enquanto perfura com umconjunto de perfuração; ecircuito de processamento configurado para:- calcular o impulso em pelo menos uma direção usando os da-dos de aceleração medidos por um período de aquisição;- determinar se o impulso calculado excede um limite predetermi-nado para o período de aquisição;- correlacionar o impulso calculado com a eficiência do conjunto de perfuração baseado na determinação; e- determinar se puxar o conjunto de perfuração baseado na cor-relação.
19. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, em que o con-junto de perfuração compreende uma broca de perfuração, e em que o cir-cuito de processamento correlaciona o impulso calculado com a eficiência doconjunto de perfuração é baseado na eficiência da broca de perfuração.
20. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, em que o con-junto de perfuração compreende um estabilizador, e em que o circuito deprocessamento correlaciona o impulso calculado com a eficiência da monta-gem de perfuração é baseado na eficiência do estabilizador.
21. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, em que paramedir os dados de aceleração, o sistema compreende pelo menos três ace-lerômetros dispostos ortogonalmente montados em uma ferramenta de furode sondagem.
22. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, ainda compre-endendo uma unidade de telemetria de pulso em lama configurada paratransmitir o impulso para a superfície.
23. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, ainda compre-endendo uma unidade de telemetria de pulso em lama configurada paratransmitir dados brutos para a superfície para calcular o impulso na superfí-cie baseado nos dados brutos.
24. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, em que o limitepredeterminado é 7g, e em que o período de aquisição é um segundo.
25. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, em que paracorrelacionar o impulso calculado com a eficiência do conjunto de perfura-ção, o circuito de processamento é configurado para determinar se o impulsocalculado ocorre continuamente sobre uma profundidade de penetração pre-definida através da formação.
26. Sistema, de acordo com a reivindicação 25, em que a pro-fundidade de penetração predefinida é de 7,62 m através da formação.
27. Sistema, de acordo com a reivindicação 25, em que se o im-pulso calculado não ocorre continuamente sobre a profundidade de penetra-ção predefinida, uma determinação em tempo real para puxar o conjunto deperfuração é feita.
28. Sistema, de acordo com a reivindicação 25, em que se o im-pulso calculado não ocorre continuamente sobre uma profundidade de pene-tração predefinida, uma determinação em tempo real para puxar o conjuntode perfuração não é feita.
29. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, em que paracalcular o impulso, o circuito de processamento é configurado para integraros dados de aceleração retificados em pelo menos uma direção sobre o pe-ríodo de aquisição.
30. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, em que paracalcular o impulso, o circuito de processamento é configurado para calcular oimpulso em uma ou mais de uma direção lateral, uma direção axial, e totalde três eixos ortogonais de dados de aceleração.
31. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, em que paracalcular o impulso, o circuito de processamento é configurado para contarum número de impactos de impulso que excedem o limite predeterminadopara o período de aquisição.
32. Sistema, de acordo com a reivindicação 31, em que paracalcular o impulso, o circuito de processamento é configurado para correla-cionar um valor do impulso calculado para o período de aquisição para onúmero de impactos de impulso contados para o período de aquisição.
33. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, em que uma fer-ramenta de furo de sondagem compreende uma pluralidade de acelerôme-tros e um primeiro processador, o primeiro processador configurado paracalcular o impulso e determinar sem o impulso calculado excede um limitede aceleração predeterminado para o período de aquisição.
34. Sistema, de acordo com a reivindicação 33, em que o equi-pamento de superfície compreende um segundo processador configuradopara correlacionar o impulso calculado e determinar se puxar o conjunto deperfuração com base na correlação.
35. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, em que uma fer-ramenta de furo de sondagem compreende a pluralidade de acelerômetros,e em que o equipamento de superfície compreende o circuito de processa-mento.
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