Los métodos de telemetría tenían dificultades para hacer frente a grandes volúmenes de datos de fondo de pozo, por lo que la definición de MWD se amplió para incluir datos que se almacenaban en la memoria de la herramienta y se recuperaban cuando la herramienta regresaba a la superficie. Todos los sistemas MWD suelen tener tres subcomponentes principales:
- Sistema de energía
- Sistema de telemetría
- Sensor direccional
Sistemas de energía
Los sistemas de energía en MWD generalmente se pueden clasificar en uno de dos tipos: batería o turbina. Ambos tipos de sistemas de energía tienen ventajas y desventajas inherentes. En muchos sistemas MWD, se utiliza una combinación de estos dos tipos de sistemas de energía para proporcionar energía a la herramienta MWD, de modo que la energía no se interrumpa durante condiciones de flujo de fluido de perforación-intermitente. Las baterías pueden proporcionar esta energía independientemente de la circulación del fluido-de perforación, y son necesarias si se producirá registro durante el ingreso o salida del pozo.
Sistemas de baterías
Las baterías de litio-cloruro de tionilo se utilizan comúnmente en sistemas MWD debido a su excelente combinación de alta-densidad de energía y rendimiento superior a temperaturas de servicio MWD. Proporcionan una fuente de voltaje estable hasta casi el final de su vida útil y no requieren componentes electrónicos complejos para acondicionar el suministro. Sin embargo, estas baterías tienen una producción de energía instantánea limitada y pueden no ser adecuadas para aplicaciones que requieren un alto consumo de corriente. Aunque estas baterías son seguras a temperaturas más bajas, si se calientan por encima de los 180 grados, pueden sufrir una reacción violenta y acelerada y explotar con una fuerza significativa. Como resultado, existen restricciones sobre el envío de baterías de litio-cloruro de tionilo en aviones de pasajeros. Aunque estas baterías son muy eficientes durante su vida útil, no son recargables y su eliminación está sujeta a estrictas normas medioambientales.
Sistemas de turbinas
La segunda fuente de generación de energía abundante, la energía de las turbinas, utiliza el flujo de fluido de perforación-de la plataforma. La fuerza de rotación es transmitida por el rotor de una turbina a un alternador a través de un eje común, generando una corriente alterna (CA) trifásica de frecuencia variable. Los circuitos electrónicos rectifican la CA en corriente continua utilizable (CC). Los rotores de turbina para este equipo deben aceptar una amplia gama de caudales para adaptarse a todas las condiciones posibles de bombeo de lodo-. De manera similar, los rotores deben ser capaces de tolerar una cantidad considerable de desechos y material de pérdida de circulación (LCM) arrastrados en el fluido de perforación.
Sistemas de telemetría
La telemetría de pulsos de lodo-es el método estándar en los sistemas comerciales MWD y de registro durante la perforación (LWD). Los sistemas acústicos que se transmiten hacia arriba por la tubería de perforación sufren una atenuación de aproximadamente 150 dB por 1000 m en el fluido de perforación.[1] Se han hecho varios intentos de construir una tubería de perforación especial con un cableado integral. Aunque ofrece velocidades de datos excepcionalmente altas, el método de telemetría integral requiere:
Tubería de perforación especial costosa
Manejo especial
Cientos de conexiones eléctricas que deben seguir siendo fiables en condiciones difíciles
La explosión de mediciones en el fondo de pozo ha estimulado nuevos trabajos en esta área y se han demostrado velocidades de datos superiores a 2.000.000 de bits/segundo.
La transmisión electromagnética de baja-frecuencia tiene un uso comercial limitado en sistemas MWD y LWD. A veces se utiliza cuando se utiliza aire o espuma como fluido de perforación. La profundidad desde la que se puede transmitir la telemetría electromagnética está limitada por la conductividad y el espesor de las formaciones suprayacentes. Los repetidores o amplificadores de señal colocados en la sarta de perforación amplían la profundidad desde la cual los sistemas electromagnéticos pueden transmitir de manera confiable.
Hay tres sistemas de telemetría de pulso-de lodo disponibles: sistemas de pulso-positivo, de pulso-negativo y de onda-continua. Estos sistemas reciben su nombre por la forma en que sus pulsos se propagan en el volumen de lodo. Los sistemas de pulso-negativo crean un pulso de presión inferior al del volumen de lodo al ventilar una pequeña cantidad de lodo de columna de perforación de alta-presión desde la tubería de perforación hasta el espacio anular. Los sistemas-de pulso positivo crean una restricción momentánea del flujo (presión más alta que el volumen-de lodo de perforación) en la tubería de perforación. Los sistemas de ondas-continuas crean una frecuencia portadora que se transmite a través del lodo y codifican datos utilizando los cambios de fase de la portadora. Se utilizan muchos sistemas-de codificación de datos diferentes, que a menudo están diseñados para optimizar la vida útil y la confiabilidad del pulsador, ya que debe sobrevivir al contacto directo con el abrasivo,flujo de lodo a alta-presión.
La detección de señales de telemetría-se realiza mediante uno o más transductores ubicados en el tubo vertical del equipo. Los datos se extraen de las señales mediante equipos informáticos de superficie alojados en una unidad deslizante o en el piso de perforación. La decodificación de datos exitosa depende en gran medida de la relación señal-a-ruido.
Existe una estrecha correlación entre el tamaño de la señal y la velocidad de datos de telemetría; cuanto mayor sea la velocidad de datos, menor será el tamaño del pulso. La mayoría de los sistemas modernos tienen la capacidad de reprogramar los parámetros de telemetría de la herramienta y reducir la velocidad de transmisión de datos-sin salirse del agujero; sin embargo, reducir la velocidad de datos afecta negativamente a la densidad de datos de registro-.
Ruido de señal
Las fuentes más notables de ruido de señal son las bombas de lodo, que a menudo crean un ruido de frecuencia relativamente alta-. La interferencia entre las frecuencias de las bombas produce armónicos, pero estos ruidos de fondo se pueden filtrar con técnicas analógicas. Los sensores de velocidad de la bomba-pueden ser un método muy eficaz para identificar y eliminar el ruido de la bomba de la señal de telemetría sin procesar. Los motores de perforación suelen generar ruidos de menor-frecuencia en el volumen de lodo. La profundidad del pozo y el tipo de lodo también afectan la amplitud y el ancho de la señal-recibida. En general, los lodos a base de petróleo-(OBM) y los lodos a base de pseudo-aceite-son más comprimibles que los lodos a base de agua-; por lo tanto, provocan las mayores pérdidas de señal. Sin embargo, se han recuperado señales sin problemas importantes desde profundidades de casi 9.144 m (30.000 pies) en fluidos compresibles.
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