2025-12-12
في التنقيب عن النفط وتطويره، هندسة الحفر هي الحلقة الأساسية من "مطاردة الكنوز تحت الأرض".سواء كان الحفر الرأسي التقليدي أو الحفر الأفقي وتقنيات الحفر الاتجاهية المستخدمة عادة في تطوير النفط الصخري، من المهم أن نتمكن من فهم زاوية المحور الدقيق لمسار الحفر - ببساطة، لتوجيه قطعة الحفر للتقدم بدقة على طول المسار المحدد مسبقا الآلاف من الأمتار تحت الأرض،تجنب المناطق عالية المخاطر مثل الأخطاء والحوائض المائية، وتصل مباشرة إلى المناطق الغنية بالنفط.
يعتمد تحديد اتجاه الحفر التقليدي على معدات مثل الجيرسكوبات والبوصلات المغناطيسية ، ولكن يواجه العديد من القيود: الجيرسكوبات ضخمة وتستهلك طاقة كبيرة ،مما يجعل من الصعب التكيف مع المساحة المحدودة لمنصات الحفر· البوصلات المغناطيسية عرضة للتداخل من الهياكل الفولاذية لمعدات الحفر والمعادن المغناطيسية تحت الأرض، مما يؤدي إلى أخطاء كبيرة في الحفر العميق.مع تزايد تعقيد السيناريوهات مثل النفط الصخري والحفر في أعماق البحار، هناك طلب عاجل على معدات توجيهية مصغرة ومضادة للتداخلات، وتستهلك طاقة منخفضة، ودقة عالية.لقد ظهر الباحث الشمالي MEMS ك "أداة توجيهية" لتلبية هذا الطلب.
MEMS (نظام الكهرباء الكهربائية الدقيقة) هي تقنية متقدمة تدمج الكهرباء الدقيقة والهندسة الميكانيكية. جوهرها هو دمج الهياكل الميكانيكية والمستشعرات ودوائر التحكمالخعلى شريحة على نطاق مليمتر - بصورة واضحة، "تكثيف" التقليدية ضخمة المعدات الشمالية في شريحة صغيرة.
يستند مبدأ البحث عن الشمال في الباحثين عن الشمال في MEMS إلى تأثير الارتباط من "قوة كوريوليس" الناتج عن دوران الأرض والحقل الثقافي.الجهاز يدمج داخلياً أجهزة الاهتزاز الصغيرة، أجهزة قياس التسارع، وأجهزة استشعار أخرى: يلتقط الجيرو الاهتزاز معلومات الأزيموث عن طريق اكتشاف مكون سرعة زاوية دوران الأرض على المحور الحساس.جهاز قياس التسارع يكتشف المجال الثقافي للمساعدة في تصحيح أخطاء الموقفمن خلال خوارزميات معقدة لدمج ومعالجة بيانات أجهزة الاستشعار، يتم حساب الزاوية بين الجهاز والقطب الشمالي للأرضتوفير إشارة شمالية دقيقة للحفر.
بالمقارنة مع معدات البحث الشمالية التقليدية، "المزايا المجهرية" للباحثين الشماليين MEMS هي بارزة للغاية: مع حجم صغير مثل قبضة أو أصغر،يمكن دمجها مباشرة في أنظمة توجيه الحفراستهلاك الطاقة منخفض إلى مستوى الميليواط، وتكيف مع قيود إمدادات الطاقة من منصات الحفر.لديهم مقاومة قوية للصدمات ويمكنهم مقاومة الاهتزازات الشديدة والآثار أثناء الحفر؛ تكلفتها منخفضة نسبياً، مما يسهل التطبيق على نطاق واسع.
تفرض خصوصية بيئة الحفر النفطي متطلبات تكييف صارمة على الباحثين عن الشمال MEMS. للعمل بشكل مستقر في البيئة تحت الأرض من درجة حرارة عالية، ضغط مرتفع،وتداخل قوي، لقد خضع الباحثون الشماليون MEMS لسلسلة من "ترقيات الأساسية":
يمكن أن تتجاوز درجة حرارة الثقب السفلي في الحفر العميق 150 درجة مئوية ، ويمكن أن يتجاوز الضغط 100MPa.تطبق أجهزة البحث الشمالية MEMS المعدلة للحفر مواد مقاومة لدرجات الحرارة العالية وهياكل مغلقة، وتخضع رقائقها الأساسية لاختبارات الشيخوخة عالية درجة الحرارة لضمان أداء مستقر في البيئات القاسية دون أخطاء القياس الناجمة عن تغيرات درجة الحرارة.
المكونات المعدنية مثل أنابيب الحفر والقطع على منصات الحفر ، وكذلك المعادن المغناطيسية تحت الأرض ، يمكن أن تولد تداخلات قوية في المجال المغناطيسي.أجهزة البحث عن الشمال MEMS تعوض تأثير الحقول المغناطيسية الخارجية في الوقت الحقيقي من خلال خوارزميات تعويض الحقل المغناطيسي المدمجةفي الوقت نفسه ، فإنها تحسن هيكل عزل الاهتزازات للحد من تداخل اهتزازات الحفر على أجهزة الاستشعار ، وضمان دقة قياس المحور.
أثناء الحفر، من الضروري التقاط معلومات المحور في الوقت الحقيقي لضبط مسار الحفر.تقليل وقت البحث عن الشمال إلى بضع دقائق أو حتى عشرات الثوانيفهي تتجاوز بكثير كفاءة المعدات التقليدية، كما أنها تدعم إصدارات في الوقت الحقيقي من بيانات المحور،الاتصال السلس مع أنظمة التحكم في الحفر لتحقيق تعديل ديناميكي للمسار.
يتم استخدام سائل الحفر (البقع) أثناء الحفر لتبريد قطعة الحفر وحمل القطع ، وسائل الحفر تآكل بشكل كبير.صُنع غلاف الباحثين عن الشمال من مواد سبيكة مقاومة للتآكل، ويتم معالجة الواجهات المغلقة بشكل خاص لمنع سائل الحفر من غزو المعدات الداخلية وإطالة عمر الخدمة.
لا يحل تطبيق أجهزة البحث عن الشمال MEMS في حفر النفط نقاط الألم للمعدات التوجيهية التقليدية فحسب ، بل يعزز أيضًا تحسين دقة تكنولوجيا الحفر:
في الحفر الأفقي، يمكن أن تسترشد أجهزة البحث الشمالية MEMS بدقة قطعة الحفر للتقدم على طول اتجاه امتداد خزان النفط، مما يحسن إلى حد كبير من معدل اختراق الخزان،ويمكن زيادة إنتاج البئر الواحد بأكثر من 30%في الحفر في أعماق البحار، تتناسب خصائصها المصغرة والمنخفضة استهلاك الطاقة مع قيود المساحة والطاقة من منصات الحفر،في حين أن قدراتهم المضادة للتداخل تضمن دقة الاتجاه في البيئات البحرية المعقدةفي تطوير النفط والغاز غير التقليدي مثل النفط الصخري، يمكن أن يقلل تطبيق MEMS على نطاق واسع من تكاليف الحفر، وتحسين كفاءة التطوير.وتشجيع الاستغلال على نطاق واسع لموارد النفط والغاز غير التقليدية.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن دمج أجهزة البحث عن الشمال MEMS مع أنظمة Logging While Drilling (LWD) و Measurement While Drilling (MWD) لتشكيل حل متكامل لقياس اتجاه الحفر ،تحقيق قياس متزامن لمعايير متعددة مثل المحور، الميل، درجة الحرارة، والضغط، وتوفير دعم شامل لتحليل البيانات لمهندسة الحفر.
مع التقدم المستمر في تكنولوجيا MEMS، MEMS الباحثين الشمالية المعدلة لحفر النفط تتحرك نحو اتجاه أكثر ذكاء ودقة. في المستقبل،من خلال إدخال خوارزميات الذكاء الاصطناعي، سوف يمتلك الباحثون عن الشمال MEMS قدرات التعلم المستقلة والتكيف، مما يمكنهم من ضبط المعلمات تلقائيًا وفقًا لبيئات الحفر المختلفة.مواصلة تحسين القدرة على مكافحة التداخل ودقة القياسوفي الوقت نفسه، سيستمر تكامل الشريحة في الزيادة، وسيتم تقليل حجم المعدات بشكل أكبر، وسيكون استهلاك الطاقة أقل، والتكيف مع سيناريوهات الحفر الأكثر تعقيدا.
في إطار هدف "كربون مزدوج" ، فإن استكشاف النفط وتطويره يتطلبون متزايدة من الكفاءة والدقة وانخفاض الكربون.سيلعب الباحثون الشماليون عن MEMS دورًا أكثر أهمية في تحسين معدلات استرداد النفط والغاز، والحد من تكاليف التطوير، وتقليل الآثار البيئية، لتصبح "حجر الزاوية المجهري" للتنمية عالية الجودة لصناعة النفط.
أرسل استفسارك مباشرة إلينا
