Raios-X: método de imagem melhora Diagnósticos e agiliza intervenções

falhas de fundo de poço ter um efeito significativo sobre a rentabilidade do operador. Para combater isso, as ope

Falhas de fundo de poço ter um efeito significativo sobre a rentabilidade do operador. Para combater isso, as operadoras gastaram quase US $ 10 bilhões em 2013 em intervenções em poços caros demorado e para recuperar e hardware conclusões de reparação.

Um importante fator que contribui para o elevado custo das intervenções é a falta de informações confiáveis ​​sobre o estado atual do equipamento no fundo do poço. A capacidade de visualizar com precisão o equipamento em um poço permite que um operador para executar o plano de trabalho de reparação de forma mais eficiente, economizando tempo e dinheiro.

Vários métodos estão disponíveis para a visualização ao longo do furo de hardware. A técnica mais antiga utiliza um bloco de chumbo baixado no poço para tirar uma impressão do objeto. Enquanto rápida e pouco dispendiosa, a impressão é muitas vezes difícil de interpretar.

A tecnologia mais recente envolve a utilização de imagiologia ultra-sónica para produzir uma imagem de um objecto dentro de um poço cheio de líquido. No entanto, esta técnica requer um conhecimento das especificações exatas do poço de fluido a uma profundidade investigações para determinar a velocidade do som no fluido. Além disso, se o bem fluido contém muitas bolhas de gás ou partículas em suspensão, em seguida, uma absorção excessiva e espalhamento do feixe de ultra-som irá resultar em má qualidade de imagem.

Como terceira opção, câmeras ópticas fornecer imagens em fluidos assim que são transparentes para a luz visível ou em poços cheios com gás, mas mesmo pequenos vestígios de óleo ou partículas irá distorcer as imagens. Como resultado, os custos de operação aumentam não só para a limpeza do poço, mas também para modificar o poço original de fluido com um fluido opticamente transparente antes de executar a câmara.

As deficiências desses métodos levaram a um projeto conjunto da indústria para investigar o uso de fundo de poço de imagem de raios-X. No entanto, as aplicações comuns de imagem de raios-X nas áreas médicas e de segurança exigem o acesso a ambos os lados do objeto, que geralmente não é possível em um poço de petróleo.Em vez disso, uma nova técnica foi desenvolvida usando raios-X retroespalhamento imagiologia.

Em imagiologia de retroespalhamento, tanto a fonte de raios X e o detector estão posicionados no mesmo lado do objecto de interesse. Emitida a partir da fonte para o objecto, os fotões de raios-X passam através do fluido opaco, de dispersão do fluido no interior e a partir do objecto, e passar novamente através do fluido opaco para entrar no detector. Uma imagem backscatter convencional é obtido através da gravação de fótons espalhados pelo objeto.

No entanto, o objecto de interesse dentro de um poço de petróleo é geralmente de metal, muitas vezes, aço ou outro material altamente denso, e estes materiais absorvem fotões. Portanto, o sinal recebido no detector é composto principalmente de fotões que foram dispersos pelo fluido, o que exclui imagiologia retrodispersão de raios-X convencional.

Assim, uma equipe de físicos e especialistas de imagem na Visuray desenvolveu uma nova técnica chamada superfície de imagem baseada em fluido para converter fótons retroespalhadas do fluido em uma representação visual do objeto. Esta técnica de patente pendente foi implementado na ferramenta de rede fixa Visuray VR90 de dar aos operadores a capacidade de visualizar de forma confiável equipamentos no fundo do poço, mesmo em fluidos de produção não tratados, consequentemente, reduzindo o tempo de sonda e cortar substancialmente o custo do operador.

Baseado-Fluid superfície de imagem

Esta técnica baseia-se na suposição de que a dispersão de fotões origina principalmente no fluido e um objeto que contribui com uma quantidade insignificante a esta dispersão. Também se assume que a quantidade de dispersão gravado depende da quantidade de fluido entre o objecto e o detector que está iluminada pelo feixe e dentro do campo de visão do detector.

Em uma experiência para validar estes pressupostos, as medições da quantidade de fotões retroespalhadas foram efectuadas com uma fonte de raios X e o detector colocado sobre um lado de um tanque cheio de água com paredes finas. A largura do tanque foi variada entre 0 cm e 10 cm, em incrementos de 1-cm. As medições foram repetidas com uma chapa de aço de espessura colocada nivelada sobre o lado oposto do tanque.

Uma comparação entre os resultados das duas experiências mostraram que o espalhamento da placa composta inferior a 10% da dispersão total para larguras de alças superior a 2 cm. Além disso, a magnitude da dispersão continuou a aumentar com o aumento da largura do tanque. Portanto, a quantidade de dispersão é detectado um proxy para a distância entre a fonte / detector e a configuração da placa de aço. Superfície de imagem baseada em fluido utiliza este princípio para reconstruir a superfície de um objeto a partir de variações espaciais na intensidade dispersa a partir do fluido.

Os princípios desta técnica está ilustrada na fig. 1. Um objecto em forma de passo está imerso num meio líquido e iluminado por uma fonte de raios-X de feixe largo. O sistema de imagem é composto por um detector de área de raios-X que é dividido em vários pixels e um orifício para limitar o campo de visão de cada pixel.

Pixel um vê a parte do objeto passo que está mais próximo do detector, enquanto Pixel 2 vê a parte do objeto passo que é mais distante. Assim, a quantidade de fluido para raios-X iluminado que se situa dentro do campo de visão de um pixel é menor do que a quantidade de fluido iluminado que se situa dentro do campo de visão de pixel 2.

Consequentemente, Pixel 1 registrará intensidade menor do que dispersa Pixel 2, criando um contraste entre os dois pontos do objeto na imagem. As diferenças nas intensidades medidas de cada pixel são então utilizadas para recriar a topografia da superfície do degrau.

Implementação de ferramenta

Execução de raios-X de imagem retroespalhamento em poços de petróleo exigiu o desenvolvimento de uma ferramenta fixa, contendo todos os componentes do sistema de imagem. A ferramenta resultante, o VR90, mede 8,38 m de comprimento (27,5 ft) com um diâmetro de 9,2 cm (3⅝ pol.). Opera-se à temperatura ambiente de até 150 ° C (300 ° F) e pode resistir a pressões de até 1.380 bar (20.000 psi). Ele é compatível com tratores, strokers e tubulação enrolada. A ferramenta pode ser executado em todos os tipos de rede fixa elétrica, seja centralizada ou eccentered no poço.

Um termiónico tubo de raios X com especificação é instalado ao longo do eixo da ferramenta e protegido de modo a que os raios-X são emitidos como um feixe largo principalmente através do nariz inferior. O tubo de raios-X opera a uma tensão de 180 kV e uma corrente de feixe de electrões de 1 mA. O detector de raios-X tem especialmente concebidos seis ladrilhos detectores, cada um deles dividido em 128 x 128 pixels-com um tamanho de pixel de 100 mm por 100 mm.Cada telha detector tem a sua própria pinhole diâmetro 350 mícrons para dirigir os raios X retroespalhadas na telha.

Os seis telhas e pinholes estão dispostos azimutalmente ao redor do tubo de raios-X, fornecendo a ferramenta com um bom campo de vista global, mantendo a alta resolução espacial. Os dados de todas as seis peças são combinados para criar uma única imagem composta que abrange todo o campo de vista. A imagem composta pode ser exibido como uma imagem de profundidade do mapa em 2D ou processado como uma reconstrução da superfície 3D.

Laboratório de Testes e campo

A ferramenta de rede fixa VR90 foi instalado em um mock-up de um poço de petróleo: um invólucro de aço de 30 cm de altura de 15,8 cm de diâmetro interno preenchido com fluido. Uma variedade de cenários de intervenção bem diferente foram testados, incluindo uma investigação sobre a condição de cabeças de pesca, inspeção de válvulas de segurança de subsuperfície para escala e danos, e identificação de objetos perdidos para a pesca. Além disso, vários fluidos de produção potenciais, tais como água, solução salina, óleo, água com partículas em suspensão de ferrugem, e areia na água, foram testadas.

Figo. 2 mostrar um resultado típico obtido com uma chave-inglesa colocada em água durante um período de 3,5 cm da ponta da ferramenta. Os números mostram uma chave, um mapa de profundidade 2D, e uma visualização em 3D, respectivamente. Os resultados foram suavizadas e filtrado para reduzir os efeitos do ruído em dados brutos, e todas as características-chave da chave eram visíveis e identificáveis.

Na imagem 2D, o parafuso de regulação e o furo no pescoço da chave pode ser visto, que aparecem como manchas brilhantes sobre o objecto escuro. Na prestação 3D, a topografia do parafuso de ajuste é perceptível, ao passo que o orifício no pescoço da chave mostra-se como um pequeno torrão. Em geral, os testes de laboratório revelaram que a ferramenta VR90 fornece imagens detalhadas e precisos em uma variedade de fluidos.

Para o teste de campo inicial, a ferramenta foi implantado em uma, cased buracos bem teste de desvio na Alemanha. Onze ensaios separados foram feitos para realizar testes e criar imagens em profundidades de até 2.100 m (6.890 pés) e temperaturas de até 100 ° C (212 ° F). Os objetivos foram verificar a prontidão operacional e confirmar as capacidades de imagem em uma variedade de ambientes de bem-alvo. A ferramenta de um bom desempenho operacional e a técnica de imagem de superfície à base de fluido forneceu imagens confiáveis ​​do objeto de teste.

Para imagiologia, um objecto de ensaio de aço na forma de uma estrela foi ligado à parte inferior da ferramenta com uma manga de teste. A visualização foi realizada nos fluidos do poço não tratados sem qualquer preparação ou de limpeza especial.O fluido foi uma mistura de água e vestígios de óleo, com uma grande quantidade de detritos suspensos que inclui pedaços de rocha, cimento e metal. Os exames de imagem foram realizados em uma variedade de profundidades e temperaturas com resultados precisos obtidos em tempo real.

Neste caso, o objecto poderia ser inequivocamente identificada depois de apenas 90 segundos de imagiologia. Depois de vários minutos, detalhes milímetro escala tornou-se clara e as dimensões podem ser medidos com alta precisão. Nas imagens finais, o diâmetro exterior do objecto foi medido a menos de 3 mm de precisão, a largura dos braços da starburst a precisão de 0,5 mm, e o comprimento dos braços de uma precisão de 1 mm.

Resumo

A técnica inovadora de imagem em superfície à base de fluido utilizado na ferramenta fixa VR90 foi demonstrado por testes laboratoriais e de campo para fornecer com fiabilidade visualizações dimensionalmente precisas ao longo do furo de equipamento em tempo real. Com base nos princípios retroespalhamento de raios-X, a técnica funciona em ambos os poços de petróleo e cheias de gás, e até mesmo em fluidos sujos ou detritos-laden.

Por isso, os operadores podem esquecer o tempo e despesa de limpeza e preparação dos fluidos do poço para imagiologia óptica, bem como a incerteza com o uso de blocos de imagem de ultra-sons e de moldagem. Como resultado, bem problemas podem ser resolvidos em menos tempo, economizando horas de plataformas e redução de custos.