Pruebas y monitoreo de parámetros de lodo

8.2.1 Prueba de rendimiento del lodo

La perforación de pozos ultraprofundos tiene requisitos muy estrictos sobre el fluido de perforación debido a la profundidad del pozo, la alta temperatura y la alta presión. Especialmente en secciones de pozos profundos, a medida que aumenta la profundidad del pozo, la temperatura y la presión del lodo aumentan gradualmente. Las pruebas en tiempo real del rendimiento del fluido de perforación en condiciones de alta temperatura y alta presión son particularmente importantes. y mejoras al fluido de perforación con base en los resultados de las pruebas. Por lo tanto, además de las pruebas de rutina requeridas por los estándares API, también es necesario agregar elementos de prueba de alta temperatura, por lo que es necesario establecer un laboratorio de lodo en el sitio y equiparlo con instrumentos de prueba de alta temperatura y alta presión.

Los instrumentos de prueba de fluidos de perforación de alta temperatura que deben equiparse incluyen: horno de rodillos de alta temperatura, filtro de alta temperatura y alta presión (dinámico y estático), reómetro de alta temperatura, etc.

8.2.2 Sistema de monitoreo de lodo de fluido de perforación

El monitoreo de lodo de perforación consiste en monitorear, almacenar y calcular indirectamente los parámetros de rendimiento del lodo en tiempo real durante el proceso de perforación, y utilizar estos datos básicos para Analizar el rendimiento del lodo en tiempo real para guiar la construcción de perforación. Después de un largo período de acumulación de datos, puede proporcionar una base de referencia para el diseño y construcción de planes de perforación.

Durante el proceso de perforación, el sistema de monitoreo del lodo de perforación puede monitorear, procesar y mostrar dinámicamente varios parámetros de rendimiento del lodo en tiempo real, y combinarlos con otros parámetros de perforación para establecer un modelo matemático entre cada parámetro. .

(1) Principales parámetros para pruebas de lodo en sitio

Viscosidad, densidad, temperatura, caudal y nivel del tanque de lodo del fluido de perforación.

(2) Composición del sistema de monitoreo de lodo de perforación

El sistema de monitoreo de lodo de perforación consta de instrumentos de medición en sitio, líneas de comunicación y computadoras, como se muestra en la Figura 8.1. Los instrumentos de medición in situ incluyen medidores de flujo electromagnéticos, monitores de nivel de líquido, monitores de densidad del lodo y monitores de viscosidad del lodo. A continuación se presentan principalmente los dos equipos de monitoreo más importantes: el caudalímetro electromagnético y el densímetro.

Figura 8.1 Composición del sistema de monitoreo de lodos de perforación

1) Caudalímetro electromagnético. Para medir el flujo de lodo en la tubería de lodo, se utiliza un sensor de flujo electromagnético para medir el flujo. El tubo de medición del caudalímetro es un tubo corto de una aleación no conductora revestida con material aislante. Hay dos electrodos fijados en el tubo de medición a lo largo de la dirección del diámetro del tubo, y los cabezales de los electrodos están básicamente al ras con la superficie interior del revestimiento. Cuando la bobina de excitación es excitada por una onda cuadrada bidireccional, se generará un campo magnético operativo en la dirección perpendicular al eje del tubo de medición. La fuerza electromotriz E es proporcional al producto de la densidad de flujo magnético B del campo magnético de trabajo, el diámetro interior del tubo de medición d y la velocidad promedio del flujo v, es decir, E = kBdv (k es la constante de proporcionalidad). La fuerza electromotriz E (señal de flujo) detectada por el electrodo, después del acondicionamiento de la señal y la conversión AD (convertidor analógico a digital), se convierte en una señal digital y se transmite al microcontrolador, y finalmente se transmite a la computadora de control industrial a través de la comunicación. autobús. La estructura del caudalímetro electromagnético se muestra en la Figura 8.2.

2) Densímetro. El densímetro utiliza rayos gamma generados por una fuente radiactiva para pasar a través del medio medido en la tubería. Algunos de los rayos son dispersados ​​y absorbidos por el medio, y la parte restante es recibida por un detector instalado en el otro lado de la tubería. . La cantidad de rayos absorbidos por el medio está relacionada exponencialmente con la densidad del medio medido; mediante los cálculos correspondientes, se puede obtener la densidad de la suspensión en la tubería. El densímetro está controlado por un microcontrolador y conectado a la computadora de control industrial a través de un bus de comunicación. Los usuarios pueden configurar parámetros en la computadora host; los datos medidos en tiempo real también se pueden transmitir a la computadora host a través del bus de comunicación para su visualización y almacenamiento. La estructura del densímetro se muestra en la Figura 8.3.

(3) Procesamiento de datos de monitoreo de lodo

De acuerdo con los datos de lodo medidos en el sitio, se compiló un método integral de puntuación ponderada para evaluar múltiples indicadores de rendimiento del lodo (índice de flujo, viscosidad plástica, capacidad de suspensión, viscosidad del pozo de agua de la broca, etc.) se analizan para determinar la calidad del lodo. A cada indicador se le asigna un peso basado en la experiencia y los requisitos de tecnología de perforación. El índice de fluidez tiene una gran influencia en el patrón de flujo y la calidad de la limpieza del pozo, y es el más importante de todos los indicadores; la viscosidad plástica no sólo determina la capacidad del lodo para transportar recortes, sino que también afecta la velocidad de perforación; y la estructura del lodo afectan las propiedades del lodo; la tasa de pérdida de agua es un parámetro importante del rendimiento del fluido de perforación y uno de los indicadores para medir el efecto de protección de la pared de lodo; la viscosidad del pozo de perforación afecta no solo la capacidad de corte; del lodo, sino también la capacidad de dilución del lodo y también afecta la velocidad de perforación. velocidad de perforación. Calculando según los pesos correspondientes y considerando varios componentes en la proporción de lodo, se puede obtener la fórmula óptima del lodo.

Además, entre las muchas variables que afectan la velocidad de perforación, los parámetros de rendimiento del lodo son relativamente independientes y sólo se ven afectados por las condiciones geológicas del pozo. Sin embargo, los cambios en el tipo y el rendimiento del lodo tienen un gran impacto en la coincidencia de la presión de perforación, la velocidad de rotación y la hidráulica. y otros factores. Por lo tanto, los datos de lodo recopilados en tiempo real deben procesarse en consecuencia. La densidad óptima del lodo se obtiene mediante la siguiente fórmula:

Figura 8.2 Estructura del caudalímetro electromagnético

Figura 8.3 Estructura del densímetro

Perforación científica de pozos ultraprofundos vista previa del plan tecnológico Informe de logros especiales de investigación (segunda parte)

En la fórmula: ρm es la densidad óptima del lodo, kg/L; Pk es la presión de poro de la formación, H es la profundidad del pozo, m; Δρ es la densidad adicional del lodo, a menudo se toma 0.

La velocidad de perforación de la broca tiene cierta relación con la viscosidad del movimiento del lodo. De acuerdo con la viscosidad, la densidad y el caudal del lodo, se puede calcular nuevamente la relación relativa entre la tasa de penetración mecánica de la broca y la tasa de penetración real (obtenida mediante medición).

8.2.3 Compilación preliminar del software de análisis y control de instrumentos

Basado en la plataforma informática, utilizando el lenguaje informático VB y la base de datos correspondiente, el software de análisis de lodo de alta temperatura y alta presión está compilado para ser eficiente y científico. Puede administrar de manera efectiva datos de lodo en interiores y en el sitio, mostrar de manera conveniente e intuitiva gráficos de cambios en el rendimiento del lodo con temperatura y presión, y predecir de manera científica y precisa el rendimiento del lodo a temperaturas y presiones más altas.

Visualización

Visual Basic es un entorno de desarrollo visual lanzado por Microsoft y es una de las mejores herramientas de desarrollo de programas en Windows. El uso de Visual Basic para desarrollar aplicaciones tiene buenas características interactivas, compatibilidad y escalabilidad.

Características de VB: programación visual; ② mecanismo controlado por eventos; ③ lenguaje de programación orientado a objetos; ④ soporte para múltiples mecanismos de acceso a bases de datos. El 90% de los programas que se nos ocurren se pueden desarrollar e implementar utilizando VB. Desde diseñar interfaces de usuario emergentes hasta aprovechar objetos de otras aplicaciones, desde trabajar con imágenes de texto hasta trabajar con bases de datos, desde desarrollar pequeñas herramientas hasta grandes aplicaciones empresariales e incluso editar aplicaciones distribuidas globalmente a través de Internet, puede hacerlo todo con VB. Por lo tanto, elegimos VB para diseñar este software.

Las funciones principales del software incluyen: importación de datos interiores, importación de datos en el sitio; temperatura y rendimiento del lodo, curvas de cambio de presión, incluidos gráficos completos y gráficos de grupo en ubicaciones específicas en el fondo del pozo; temperatura, pH, lubricación, pérdida de agua, viscosidad, relación de coloides, densidad, expansión de la formación, efecto de emulsificación, predicción del rendimiento del lodo en condiciones de temperatura y presión más altas, modificación, exportación e impresión de datos.

Diagrama de estructura del software: Ver Figura 8.4.

Figura 8.4 Diagrama de estructura funcional del software

El flujo de datos del software se muestra en la Figura 8.5.

El proceso de datos del sistema de software incluye la entrada de datos por parte de los técnicos; la entrada de datos por parte de los laboratorios interiores; el software muestra intuitivamente los datos del lodo en forma de gráficos; los administradores consultan los datos del lodo; el software predice el rendimiento del lodo en condiciones de alta temperatura y presión; imprime datos sobre el rendimiento del lodo. El diagrama de flujo de datos es el siguiente:

Figura 8.5 Diagrama de flujo de datos del software

Los efectos de visualización se muestran en la Figura 8.6 a la Figura 8.11.

Figura 8.6 Diagrama de interfaz de simulación del software de análisis de lodo

Figura 8.7 La curva de temperatura cambia con la profundidad

Figura 8.8 La curva de pH cambia con la temperatura

Figura 8.9 Curva de viscosidad que cambia con la temperatura