EM MWD Explicación de la Teoría de telemetría de Gap en aplicaciones de perforación

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He estado haciendo una gran cantidad de lecturas en telemetría electromagnética (EM) en aplicaciones MWD (medición mientras se perfora). De mi lectura, hay algunos vacíos considerables en mi comprensión que estoy tratando de llenar.

Así es como entiendo que funciona la teoría. Justo detrás de una broca, se coloca un espacio inferior que proporciona un aislamiento eléctrico de los dos extremos del tubo de perforación. Este aislamiento crea un voltaje alterado entre los dos lados del espacio de separación. Un campo eléctrico es emitido (y ortogonalmente un campo magnético) desde el espacio vacío. En la superficie, se crea una antena utilizando una varilla de tierra y la parte superior de la sarta de perforación. Esta antena se utiliza para recuperar la señal creada por el campo EM. Esa señal se decodifica para recuperar los datos.

Primero, muchas de las fuentes indicaron que la señal generada es del orden de 5-10 Hz. Si este es el caso, ¿no tendría que tener la antena varios cientos de kilómetros de ancho (ya que la longitud de onda = velocidad de la luz / frecuencia) para recuperar la señal? Esto lleva a mi segunda pregunta. Todas las fuentes indicaron que se genera un EM FIELD. Un campo EM no es lo mismo que una onda EM. ¿Cómo un campo tiene una frecuencia? Siento que estoy pasando por alto algo fundamental en lo que respecta a la teoría EM.

Por último, un compañero de trabajo y yo tuvimos una larga discusión sobre cómo funciona esto. Afirmó que una onda EM en realidad no se emite en absoluto, sino que se crea un gradiente de voltaje a través del espacio vacío. También afirmó que la sarta de perforación se usa esencialmente como una pata de un cable de transmisión y que la tierra se usa como la otra. En otras palabras, la cadena de perforación se usa para transmitir datos hasta la superficie y la tierra se usa para recibir datos de la superficie, o viceversa. Para mí, esto es simplemente un error, pero tal vez yo sea el que está equivocado. Si este fuera el caso, ¿no se acortarían los dos lados de los cables de transmisión (la tierra y la sarta de perforación) ya que están en contacto constante entre sí? Su razonamiento fue que la corriente sigue el camino de menor resistencia y, por lo tanto, no se disipará a la tierra sino que viajará por la sarta de perforación hacia la superficie.

Cualquier ayuda, conocimiento u otra referencia es muy apreciada. Esta es la mejor imagen que pude encontrar para ayudar a describir la teoría general enlace

    
pregunta Josh

2 respuestas

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La telemetría de pulso de lodo es el medio estándar de transmisión de señales de teletrabajo desde la cabeza de perforación a la superficie: modula la presión del refrigerante de lodo a través de la tubería de perforación y puede recibirse en la superficie, pero naturalmente las tasas de datos son bastante bajas.

Aquí está lo que Halliburton dice acerca de la comunicación de EM y parafraseando esto, espero que signifique lo siguiente: -

Onda EM de baja frecuencia: supongo que esto significa la parte magnética de la onda EM utilizada por los sistemas de comunicaciones pot-holers. La parte E de la ola no sobreviviría muchos pies en el lodo y la tierra. Vea esto como evidencia del uso de antenas de bucle magnético y frecuencias bajas. El chico que escribe el artículo sugiere que: -

  

Mis pensamientos sobre este tema fueron que el campo magnético cercano irradiaba   por una antena magnética no es muy atenuada por la roca calcárea,   y que el campo irradiado debe penetrar en la tierra al menos   La distancia de un cuarto de longitud de onda en la transmisión.   frecuencia.

Si se usara una frecuencia de modulación baja (por ejemplo, 100 kHz), entonces tendrá una longitud de onda de 3 km como ejemplo. Pero no veo por qué incluso las frecuencias más bajas no deberían emplearse. La velocidad de datos es de unas pocas decenas de bits por segundo y si dijera 100 máx, una frecuencia de modulación de quizás 1 kHz haría el trabajo PERO que hacer una antena resonante magnética a 1 kHz sea un poco más difícil, pero posiblemente no más difícil que hacer una búsqueda Bobina a un detector de metales. Vea también este artículo wiki sobre el tema.

También hay este artículo sobre cómo rescatar a los mineros atrapados y poder contactarlos: -

Y si necesita más información, comuníquese con Halliburton en [email protected]

    
respondido por el Andy aka
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En primer lugar, la telemetría EM comienza con el espacio vacío. Se aplica una tensión / corriente modulada a través de este espacio para enviar datos. La frecuencia está en el rango de 2 a 12Hz. El nivel de potencia está en el rango entre 10 y 30 vatios; a veces más.

Ahora, el tubo de acero tiene una resistividad del orden de 10 ^ -8 ohm-metros (menos de un micro ohm-metros). La resistividad de la tierra está en el rango de 1 ohm-metro a 1000 ohm-metros más o menos. En otras palabras, el tubo de acero es aproximadamente un millón de veces más conductor que la tierra. Dada la opción, la corriente actual hará que la trayectoria de baja resistencia suba / baje por la tubería. Excepto que la corriente quiere volver al otro lado de la brecha para completar el circuito.

Entonces, piensa en la tubería justo arriba y debajo de la brecha. La corriente se filtrará desde la tubería justo por encima de la brecha hasta la punta de la tubería justo por debajo de la brecha. Como la tubería es mucho más conductora, la tubería por encima y por debajo de esta área también perderá corriente y conducirá a través de la formación. Puedes imaginar una capa esférica de corriente en expansión centrada en la brecha hasta que llegues a la superficie.

En la superficie, la tubería tiene un camino directo de baja resistencia hacia la parte superior del espacio. La caída de voltaje a través de la tubería desde la superficie hasta la parte superior de la brecha podría medirse en milivoltios o microvoltios.

El problema es conseguir la conexión con la parte inferior de la brecha. Esa conexión se hace indirectamente. Debido a que existe esta capa esférica de voltaje / corriente, hay un gradiente de voltaje / corriente cerca de la superficie. Así, los electrodos se colocan en el suelo a cierta distancia del BOP. Y si los dioses sonríen, hay una diferencia de voltaje entre el BOP y la barra de tierra clavada en el suelo. Una vez que se mide esa diferencia, se pueden recibir los datos.

Entonces, tu amigo tiene razón. Una corriente viaja por el tubo de perforación hacia el receptor y regresa a la parte inferior de la brecha a través de la formación.

No necesita la teoría de las ondas electromagnéticas para explicar la telemetría EM. No necesita una antena de resonancia de la longitud del diámetro de la tierra para recibir la señal. La telemetría EM se puede entender en términos de gradientes de voltaje y conducción de corriente. Eso es todo.

    
respondido por el Crash Magnet

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