Umgebungsuntersuchung während des Bohrvorgangs

Als Teile der unteren Bohrgarnitur wirken Piezocomposite Aktoren im sogenannten "Measurement/Logging While Drilling" (M/LWD) Verfahren - eine Bodenuntersuchung, die parallel zur Borung stattfindet. Die Piezocomposite Aktoren werden dabei zur Erzeugung von Ultrashallsignalen verwendet, die von den Bohrlöchern oder den Gesteinsschichten zurückgeworfen werden. Sie geben Aufschluss über Beschaffenheit und Umgebung der Gesteinsschicht. Um jedoch verwertbare Daten zu erhalten, muss in diesem Verfahren zusätzlich das Rauschen des Bohrkopfes unterdrückt werden. Hier kommen wieder die Piezocomposite Aktoren ins Spiel. Mit Frequenzenbereichen weit über 10 kHz sind sie in der Lage dieses Rauschen auf einer Distanz von 10m/32 ft. zu unterdrücken.   

Frequenzen beim Drill-Vorgang
Frequenzen beim Drill-Vorgang nach Abstand zum Borkopf (PetroWiki®, From Economides, Watters, and Dunn-Norman, Petroleum Well Construction, © 1998; reproduced by permission of John Wiley & Sons Ltd.)

Porendruckmessung in Erdölquellen

Das US-Patent US 7331223 B2 beschreibt ein Verfahren zur schnellen Porendruckmessung in der Tiefe. Ein Kolben oszilliert zwischen ausgefahrenen und zurückgezogenen Positionen und erzeugt eine Flüssigkeitsbewegung der Ressource (z. B. Öl). Diese Flüssigkeitsbewegung durchdringt die Poren der Formation und sorgt für eine schnelle und präzise Porendruckmessung.

 

Komponenten, die in der unteren Bohrgarnitur verwendet werden, müssen strengen Bedingungen widerstehen, z.B. Hohe Temperaturen und hohe Druckkräfte (HT / HP). Piezokomposit-Aktoren aus piezosystem jena eignen sich gut, um die notwendige Schwingung auch unter den extremen Bedingungen im Brunnen zu erzeugen. Piezokomposit-Aktoren erzeugen Frequenzen bis 100 kHz, widerstehen Temperaturen über 200 ° C und hohem Druck ohne signifikanten Leistungsverlust.

Auszug aus dem Patent US 7331223 B2 zur schnellen Porendruckmessung im Ölbohrloch
Auszug aus dem Patent US 7331223 B2 zur schnellen Porendruckmessung im Ölbohrloch

Reflexionsseismik

Klassische Anregungsformen für die Reflexionsseismik sind in erster Linie impulsförmige Anregungen wie Hammerschläge, Fallgewichte, Knallpatronen oder Sprengungen. In der letzten Zeit gewinnen aber auch harmonische Anregungsformen, wie etwa beim Vibroseis-Verfahren, an Bedeutung. Meist handelt es sich hierbei um LKWs, die mit hydraulischen Rüttelplatten ausgestattet sind. Solche Systeme zeichnen sich aus durch:

  • Frequenzen bis wenige 100 Hz
  • Kräfte im dreistelligen kN-Bereich
  • Beschleunigungen von einigen g
  • Wählbare Frequenz sowie
  • schnelle, mobile Anregungssysteme

Durch ihre Größe eignen sich diese Systeme jedoch nicht für Untersuchungen an schwer zugänglichen Stellen. Zwar gibt es Ansätze für kompaktere Systeme, diese erzeugen aber deutlich geringere Kräfte. Weiterhin haben die üblicherweise verwendeten hydraulischen Systeme relativ schlechte Klirrfaktoren.

Aufgrund der hohen Energiedichten können speziell angepasste Piezoshaker selbst bei verhältnismäßig kleinen Abmessungen von deutlich unter einem Meter Kräfte von über 10 kN erzeugen. Damit lassen sich auch Untersuchen an unzugänglichen Stellen durchführen. Weiterhin bietet die Piezotechnik folgende Möglichkeiten:

  • durchstimmbarer Frequenzbereich bis mehrere 100 Hz
  • Kraftmodulation bis über 10 kN
  • frei wählbare Signalform
  • kompakte Abmessungen

Characteristics - Geo-Shaker PiSha: - Coupling to the ground via base plate - Force-generation: reaction / acceleration forces in conjunction with seismic masses - Seismic mass up to 200 kg - Max. force modulation ca. ± 15 kN - Basic response: typically at 200 Hz - Max. vibration amplitude of 80 microns

(+49) 3641 66 88-0

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