Measurement While Drilling или Estimation While Drilling
Мы привыкли называть системы направленного бурения MWD — Measurement While Drilling.
Но, возможно, пришло время задать простой вопрос:
а действительно ли MWD измеряет зенитный угол и азимут?
Предлагем посмотреть на этот вопрос не с точки зрения конструкции датчиков, алгоритмов или программного обеспечения.
А с точки зрения метрологии.
Где проходит граница между измерением и оценкой?
Представим инклинометрический стол — метрологический калибр.
Помещаем в него прибор и задаём ему определённое положение.
Теперь применим фундаментальный метрологический принцип:
Если истинное значение измеряемой величины нельзя определить непосредственно в процессе измерения без знания дополнительных характеристик объекта или условий измерения, результат относится к оценке, а не к непосредственному измерению.
Для инклинометрии это можно сформулировать ещё проще.
Если в инклинометрическом столе в любой точке Земли истинный зенитный угол или азимут можно определить непосредственно из положения прибора, без предварительного ввода характеристик этой точки, — мы имеем измерение.
Если же для определения истинного значения необходимо предварительно знать характеристики точки измерения — например, параметры гравитационного или магнитного поля, — мы имеем оценку.
Это не вопрос терминологии.
Это вопрос метрологии.
Кабельный инклинометр
Кабельный инклинометр можно целиком поместить в инклинометрический стол.
Его положение задаётся непосредственно геометрией калибра.
Истинные значения зенитного угла и азимута определяются самим положением прибора в калибре.
При этом не требуется сообщать системе характеристики конкретной точки Земли для того, чтобы определить эталонное положение.
В данном случае мы имеем дело с измерением.
А теперь MWD
Здесь ситуация принципиально иная.
В инклинометрический стол можно поместить только часть MWD — модуль направления.
Но реальная MWD-система — это не только модуль направления.
Это вся конструкция, работающая в составе бурильной компоновки и бурового инструмента.
Мы не можем целиком поместить реальную MWD-компоновку в метрологический калибр.
Мы не можем в одном калибре воспроизвести всю совокупность механических, гравитационных, магнитных и динамических воздействий, возникающих при бурении.
И, что особенно важно, мы не можем непосредственно определить в калибре истинное значение зенитного угла и азимута всей работающей MWD-системы во всех реальных условиях.
Мы можем измерять характеристики отдельных компонентов.
Можем калибровать модуль направления.
Можем проводить стендовые испытания.
Можем создавать модели.
Можем сравнивать результаты с другими системами.
Но конечный результат работы всей MWD-системы в реальной скважине приходится оценивать.
Это не вопрос точности
Здесь возникает важное возражение:
«Но современные MWD-системы дают очень точные значения».
Да.
Оценка вполне может быть очень точной.
Но проблема заключается в другом.
Как метрологически доказать эту точность?
Чтобы доказать погрешность измерения, необходимо иметь возможность сравнить результат с известным истинным значением величины в условиях, соответствующих области применения.
Для всей MWD-системы сделать это в полном объёме практически невозможно.
Мы не можем поместить всю систему вместе с бурильной колонной и буровым инструментом в эталонный инклинометрический калибр и задать ей известные значения зенитного угла и азимута в реальных условиях работы.
Поэтому можно получить очень убедительные экспериментальные данные.
Можно получить высокую повторяемость.
Можно получить прекрасное согласие с другими системами.
Можно получить статистически очень хорошие результаты.
Но это ещё не означает, что метрологически доказана абсолютная точность всей системы в реальных условиях эксплуатации.
Именно поэтому здесь появляется принципиальная разница между измерением и оценкой:
точность измерения можно непосредственно подтвердить сравнением с эталоном.
Точность оценки всей MWD-системы в реальных условиях доказать значительно сложнее — а в полном объёме практически невозможно.
И тогда возникает EWD
Если следовать требованиям метрологии, получается достаточно интересная картина.
Кабельный инклинометр — Measurement.
MWD — Estimation.
И тогда возникает вопрос:
Почему мы продолжаем называть MWD — Measurement While Drilling?
Может быть, более корректным названием было бы:
EWD — Estimation While Drilling
И теперь самый неудобный вопрос
Если MWD — это всё-таки EWD, то что именно MWD-компании предоставляют своим заказчикам?
Что написано в договорах?
Что указано в технических спецификациях?
Что написано в отчётах?
Measurement of inclination and azimuth?
Или:
Estimation of inclination and azimuth?
Потому что это уже выходит далеко за рамки инженерной терминологии.
Если конечный параметр является оценкой, а не измерением, то использование слова Measurement приобретает совершенно другой смысл — особенно когда речь идёт о гарантированной точности.
И здесь возникает действительно интересный вопрос:
MWD или EWD?
Measurement While Drilling?
или
Estimation While Drilling?
Что написано в ваших MWD-контрактах?
Возможно, EWD — это не конечная точка
Если сегодня целая отрасль MWD фактически работает в области оценки, возникает неприятный, но вполне закономерный вопрос:
Почему мы оказались в этой области?
Возможно, потому что инженерная задача прямого измерения зенитного угла и азимута оказалась настолько сложной, что вместо её решения мы научились с высокой эффективностью оценивать эти параметры.
Мы создали модели.
Мы разработали сложнейшие алгоритмы.
Мы научились компенсировать огромное количество факторов.
Мы научились получать впечатляюще точные результаты.
Но при этом сама задача измерения так и осталась нерешённой.
И если быть честными, перевод целой отрасли из Measurement в Estimation — это не триумф инженерии.
Это, скорее, свидетельство того, что инженерия пока не смогла решить задачу непосредственно в поле измерения.
Но мы не думаем, что на этом история должна закончиться.
Возможно, нынешнее EWD — лишь переходный этап.
И мы хотим верить, что рано или поздно появится технология, которая позволит сделать то, что сегодня кажется практически невозможным:
не рассчитывать зенитный угол — а измерять его.
Не восстанавливать азимут по моделям — а измерять его.
И тогда нам больше не придётся спорить о том, что означает MWD.
Потому что Measurement While Drilling снова будет означать именно то, что написано в названии:
Measurement.
Не estimation.