方向掘削リグにおいて、LWDシステムはどのような情報を提供できるのか？

パイプライン敷設のプロジェクトマネージャーであれ、坑井現場を開発するエネルギー専門家であれ、道路を引き裂かずに地下で公共施設を運営する必要があった人であれ、方向性掘削作業に携わっている人であれば、方向性掘削がすべて精度であることをご存知でしょう。その中核となるプロセス全体は、リアルタイムの正確なデータに依存して、計画された経路に沿ってドリルビットを誘導し、障害物を回避し、法的または工学的境界内に留まります。ここで LWD システムが登場します。掘削中のログ記録は単なる監視ツールではなく、推測に基づく掘削作業を制御された効率的な作業に変えるバックボーンです。指向性掘削リグのサプライヤーとして、私は LWD システムが提供できるものを理解することで、期日と予算内で完了するプロジェクトと、計画外の障害に遭遇するプロジェクトとの間にどのような違いが生じるかをこの目で見てきました。

まず、これを基本的に理解しましょう。方向性ドリル (水平プロジェクトでは方向性ボーリングと呼ばれることが多い) では、リグを使用して、垂直ではない軌道に沿ってドリル ビットを操作します。これは、水道管や光ファイバーケーブルから油井やガス井の掘削、さらには鉱山用途に至るまで、あらゆる用途に使用されています。 LWD システムはドリルストリングのボトムホールアセンブリ (BHA) に直接統合されているため、ビットが岩、土壌、その他の地層を切断する際にデータを収集します。読み取り値を取得するためにストリング全体を穴から引き出す必要はありません。パイプのトリッピングは、あらゆる掘削作業の中で最も高価で時間のかかる部分の 1 つであるため、これは大幅な時間の節約になります。

LWD システムが提供する最も基本的で交渉の余地のないデータは、すべてのリグ オペレーターがコース上に留まるために必要な方向と位置のデータです。これは単に「ビットが左に動いているのか、右に動いているのか」ということではなく、傾き (垂直からのビットの角度) と方位角 (北を基準にして測定された、ビットが向いている水平方向) の正確な測定値です。たとえば、交通量の多い高速道路の下に 1,000 フィートの光ファイバー回線を敷設する場合、舗装に当たるほど浅く掘削したり、マッピングしていない公共電線の下を横切らなければならないほど深く掘削したりすることは望ましくありません。 LWD システムは、地表の傾斜と方位角に関するリアルタイムの最新情報を送信するため、ドリラーはステアリング機構 (通常はマッドモーターまたは曲がった潜水艦) を調整してビットを計画された経路に維持できます。これは、小規模な都市プロジェクト向けに設計されたコンパクトな 100A 水平方向ドリリング マシンから、大規模なパイプライン作業用に構築された頑丈な 6T 水平方向ドリリング マシンに至るまで、当社のすべてのリグにとって重要です。

LWD システムは、ビットがどこにあるかだけでなく、地層評価データも提供します。これは、「ビットがどこをドリルしているのか?」というものです。コストのかかる間違いを防ぐ情報。従来の有線ロギング (ツールを実行するためにドリルストリングを穴から引き出す必要がある) では、ドリル後の地形データが得られますが、LWD ではこれがリアルタイムで得られます。つまり、突然硬い岩に変化した柔らかい粘土の層を掘削する場合、ビットが壊れてから調べるのではなく、掘削パラメータをすぐに調整できるということです。指向性掘削の場合、地層が異なればステアリング特性も異なるため、これは特に重要です。硬い岩では軌道を維持するためにビットにより多くの重量が必要になる可能性があり、一方、柔らかい砂では修正しないとビットがドリフトする可能性があります。カミンズ エンジンを搭載した当社の HDD マシンは、この用途に人気の選択肢です。堅牢なエンジンが掘削速度を調整するための安定したパワーを提供し、LWD データがリグの制御システムとシームレスに連携して、必要に応じてこれらの調整を自動的に行うからです。

LWD システムから得られるもう 1 つの重要なデータは、石油物理特性です。これは、坑井の完成やユーティリティ ラインの設置などに重要な地層の物理的特性です。石油およびガスの指向性井戸の場合、これには、空隙率 (岩石内にどれだけの空いた空間があるか)、透過性 (流体がその空間をどれだけ容易に移動できるか)、およびガンマ線強度 (砂岩、頁岩、その他の岩石の種類を区別するため) の測定が含まれます。ユーティリティの方向性掘削の場合、これは、地盤が新しいラインを支えるのに十分に安定しているかどうか、または緩い土壌で陥没の危険性が高いかどうかを知ることになります。ここでは、物質によってガンマ線の放出レベルが異なるため、ガンマ線の記録が特に役立ちます。たとえば、頁岩はガンマ線の数が多いため、LWD がスパイクを検出すると、崩壊する可能性がより高い層に入っていることがわかります。これは、指向性掘削の遅延の主な原因の 1 つであるパイプの詰まり事故を回避する上での大きな変革となります。

LWD システムは、ドリルビットとストリングが動作中にどのように機能するかに関する掘削ダイナミクス データも測定します。これには、ビット上の重量 (WOB)、トルク (ドリルストリングにかかる​​回転力)、抗力 (ドリルストリングと地層の間の摩擦) が含まれます。長い水平セクションを掘削している場合、ストリングが伸びるにつれて抵抗が増大し、ストリングを引き抜いたり、前方に押したりすることが困難になる可能性があります。 LWD システムはリアルタイムのトルクと抗力の測定値を送信するため、ドリラーは泥の流量 (泥が厚くなると抗力が増加しますが、切粉をビットから遠ざけるのに役立ちます) や WOB などのパラメーターを調整して、ストリングをスムーズに動かし続けることができます。たとえば、長距離公共施設プロジェクトに 16G4 水平方向ドリリング マシンを推奨する場合、これらのダイナミクスを追跡するハイエンド LWD システムと組み合わせます。2,000 フィートのボアの途中でストリングが引っかかることは誰も望んでいないからです。これは単なる頭の痛い問題ではなく、プロジェクトに数週間の時間がかかり、修理費が数万ドルかかる可能性があります。

LWD システムからの温度と圧力のデータは些細なことのように思えるかもしれませんが、深部指向性井戸や高圧プロジェクトにとっては重要です。 10,000 フィート以上の深さまで掘削された石油およびガス井の場合、ダウンホールの温度は華氏 300 度を超え、圧力は数千 psi に達することがあります。このような状況では標準的な電子機器が故障する可能性があるため、LWD システムはそれに耐えるように構築されており、温度と圧力を測定してツール自体が動作していることを確認し、それに応じて穴あけパラメータを調整します。たとえば、ダウンホールの圧力が高いと泥の粘度が高くなり、切粉の輸送に影響を与える可能性があるため、掘削業者は LWD の圧力読み取り値に基づいて泥の特性を調整できます。より浅い水平プロジェクトの場合、このデータは依然として役に立ちます。地熱貯留層や高圧ガス管の近くで掘削をしている場合、ダウンホールの圧力を知ることは、それらの資産への衝突を避けるのに役立ちます。

ここで、これらすべてがお客様にとってどのように実現されるかについて説明しましょう。私は、適切な LWD システムのない古いリグを使用していたため、方向性掘削プロジェクトが軌道に乗らなかったというクライアントと仕事をしてきました。最近の例の 1 つは、自治体の顧客が川の下に新しい水道本管を設置した際でした。リアルタイムの LWD データがなかったため、掘削が浅すぎて川底に衝突し、掘削孔を引き抜いて方向を変える必要があり、20 万ドルの費用と 2 週間の遅延が発生しました。彼らが私たちに戻ってきたとき、私たちは彼らの 32Ton HDD マシンを高度な LWD システムと組み合わせて、リアルタイムの位置、フォーメーション、ダイナミクス データを提供しました。彼らは予算より 10% 早く仕事を 3 日早く終えました。それが LWD の価値です。方向性のある掘削から当て推量を排除します。

もう 1 つの注目すべき点は、LWD システムはテクノロジーとともに進化しており、最新のシステムは、ボア パス全体を 3D で視覚化できるサーフェス ソフトウェアと統合されているということです。オペレーターはビットがどこにあるのか、どのようなフォーメーションにあるのかを正確に確認でき、手動で修正を計算することなく軌道を調整できます。これにより、学習曲線が短縮され、あらゆる規模のプロジェクトで精密な穴あけが可能になるため、特に新しい穴あけオペレーターにとって役立ちます。小規模住宅プロジェクト用の 100A 水平指向性ボール盤などのコンパクトなリグを使用している場合でも、大規模なパイプライン設備用の 6T 水平方向指向性ボール盤などの頑丈なリグを使用している場合でも、適切な LWD システムは、リグを穴あけ工具からデータ駆動型の精密機械に変えます。

指向性掘削リグのサプライヤーとして、私は常に、堅牢な LWD システムへの投資は追加コストではなく、プロジェクトの成功への投資であることを強調しています。パイプがつまづかないことで節約された時間、糸の詰まりや間違った軌道から回避されたお金、そして坑内に何があるかを知ることによる安全性の向上はすべて、合計すると莫大な投資収益率につながります。近所の小さな光ファイバーの掘削から大規模な油井まで、プロジェクトの規模に関係なく、方向性掘削を効率的かつ成功させるためには、LWD データは交渉の余地がありません。

高性能 LWD システムとシームレスに統合できる指向性掘削リグをお探しの場合、またはどのリグがプロジェクトに適しているかについてご質問がある場合は、当社がお手伝いいたします。都市部の作業用のコンパクトなユニットが必要な場合でも、長距離の掘削用の頑丈なリグが必要な場合でも、遠隔地で信頼性の高い電力を供給するカミンズ エンジンを搭載した HDD マシンが必要な場合でも、当社のチームは方向性掘削のニーズに最適なソリューションを見つけるお手伝いをします。プロジェクトの要件について話し合い、業務を順調に予算内で進めるための適切な機器を見つけるために、ぜひお問い合わせください。

 

 

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