L'œil directionnel au fond du trou de forage: comment les chercheurs du nord MEMS permettent l'exploration pétrolière

I. Pourquoi les forages pétroliers ne peuvent-ils pas se passer d'une " recherche précise du nord "?

Dans l'exploration et le développement pétroliers, l'ingénierie du forage est le maillon central de la "chasse au trésor souterraine".Qu'il s'agisse de forages verticaux conventionnels ou de forages horizontaux et de technologies de forage directionnel couramment utilisées dans le développement du pétrole de schiste, il est crucial de saisir avec précision l'angle d'azimut de la trajectoire de forage - en termes simples, pour guider la perceuse à avancer précisément le long de la route prédéfinie des milliers de mètres sous terre,éviter les zones à haut risque telles que les failles et les aquifères, et atteindre directement les zones riches en pétrole.

La détermination de la direction de forage traditionnelle repose sur des équipements tels que des gyroscopes et des boussoles magnétiques, mais présente de nombreuses limitations: les gyroscopes sont encombrants et consomment beaucoup d'énergie.ce qui rend difficile l'adaptation à l'espace limité des plateformes de forage; les boussoles magnétiques sont sensibles aux interférences des structures en acier des équipements de forage et des minéraux magnétiques souterrains, ce qui entraîne des erreurs importantes dans le forage en profondeur.Avec la complexité croissante des scénarios tels que le pétrole de schiste et le forage en haute mer, les, il existe une demande urgente d'équipements directionnels miniaturisés, anti-interférences, à faible consommation d'énergie et à haute précision.Le chercheur de nord MEMS a émergé comme un "outil directionnel" pour répondre à cette demande.

II. MEMS Chercheur du Nord: le " navigateur azimuth " dans le monde microscopique

Le MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) est une technologie avancée intégrant la microélectronique et le génie mécanique.et ainsi de suite., sur une puce à l'échelle millimétrique - en termes vifs, il "condense" l'équipement traditionnel volumineux de recherche du nord en une petite puce.

Le principe de recherche du nord des chercheurs du nord MEMS est basé sur l'effet de couplage de la "force de Coriolis" générée par la rotation de la Terre et le champ gravitationnel.L'appareil intègre en interne des gyros de micro-vibration, accéléromètres et autres capteurs: le gyroscope de vibration capte des informations d'azimut en détectant la composante de la vitesse angulaire de rotation de la Terre sur l'axe sensible;l'accéléromètre détecte le champ gravitationnel pour aider à corriger les erreurs d'attitudeGrâce à des algorithmes complexes pour fusionner et traiter les données des capteurs, l'angle entre l'appareil et le pôle Nord de la Terre (angle d'azimut) est finalement calculé.fournissant une référence nord précise pour le forage.

Comparés aux équipements traditionnels de recherche du nord, les "avantages microscopiques" des chercheurs du nord MEMS sont extrêmement importants: avec un volume aussi petit qu'un poing ou même plus petit, ils peuvent être utilisés pour la recherche du nord.ils peuvent être directement intégrés dans les systèmes de direction de forage; leur consommation d'énergie est aussi basse que le niveau de milliwatts, en s'adaptant aux contraintes d'approvisionnement en énergie des plates-formes de forage;Ils ont une forte résistance aux chocs et peuvent résister à de fortes vibrations et à des chocs pendant le forage.; leur coût est relativement faible, ce qui facilite une application à grande échelle.

III. Adaptation au forage pétrolier: les " améliorations majeures " des chercheurs du Nord MEMS

La particularité de l'environnement de forage pétrolier impose des exigences d'adaptation strictes aux chercheurs de MEMS.et une forte interférence, les chercheurs du nord MEMS ont subi une série de " mises à niveau dures ":

1Conception de la résistance à haute température et à haute pression

La température du trou du fond peut dépasser 150°C et la pression peut dépasser 100 MPa.Les chercheurs de nord MEMS adaptés au forage adoptent des matériaux résistants aux températures élevées et des structures scellées, et leurs puces de base sont soumises à des tests de vieillissement à haute température pour assurer une performance stable dans des environnements extrêmes sans erreurs de mesure causées par des changements de température.

2Capacité améliorée d'anti-interférence

Les composants métalliques tels que les tuyaux de forage et les pièces sur les plates-formes de forage, ainsi que les minéraux magnétiques souterrains, peuvent générer de fortes interférences de champ magnétique.Les chercheurs de nord MEMS compensent l'impact des champs magnétiques externes en temps réel grâce à des algorithmes de compensation des champs magnétiques intégrés; en même temps, ils optimisent la structure d'isolation vibratoire pour réduire l'interférence des vibrations de forage sur les capteurs, assurant ainsi la précision de la mesure de l'azimut.

3Vue rapide du nord et sortie en temps réel.

Pendant le forage, il est nécessaire de saisir les informations d'azimut en temps réel pour ajuster la trajectoire de forage.réduire le temps de recherche du nord à quelques minutes ou même des dizaines de secondes, dépassant largement l'efficacité des équipements traditionnels; ils prennent également en charge la sortie en temps réel des données d'azimut,connexion transparente avec les systèmes de contrôle de forage pour obtenir un réglage dynamique de la trajectoire.

4. Résistance à la corrosion par les milieux agressifs

Le fluide de forage (boue) est utilisé pendant le forage pour refroidir la perceuse et transporter les boutures, et le fluide de forage est très corrosif.La coque des chercheurs de MEMS nord est faite de matériaux en alliage résistant à la corrosion, et les interfaces scellées sont spécialement traitées pour empêcher le liquide de forage d'envahir l'équipement interne et prolonger la durée de vie.

IV. Valeur d'application: stimuler la "révolution de précision" dans le forage pétrolier

L'application des chercheurs de nord MEMS dans le forage pétrolier résout non seulement les problèmes des équipements directionnels traditionnels, mais favorise également la mise à niveau de la précision de la technologie de forage:

Dans le forage horizontal, les chercheurs de nord MEMS peuvent guider avec précision la perceuse pour avancer le long de la direction d'extension du réservoir de pétrole, améliorant considérablement le taux de pénétration du réservoir,et la production d'un seul puits peut être augmentée de plus de 30%; dans le forage en haute mer, leurs caractéristiques miniaturisées et de faible consommation d'énergie s'adaptent aux contraintes d'espace et d'énergie des plates-formes de forage,leur capacité anti-interférence assure une précision de direction dans des environnements marins complexes; dans le développement de pétrole et de gaz non conventionnels tels que le pétrole de schiste, l'application à grande échelle des chercheurs MEMS peut réduire les coûts de forage, améliorer l'efficacité du développement,et promouvoir l'exploitation à grande échelle des ressources pétrolières et gazières non conventionnelles.

En outre, les chercheurs de nord MEMS peuvent être intégrés aux systèmes Logging While Drilling (LWD) et Measurement While Drilling (MWD) pour former une solution de mesure directionnelle de forage intégrée,réalisation de mesures synchrones de plusieurs paramètres tels que l'azimut, de l'inclinaison, de la température et de la pression, et de fournir un soutien complet à l'analyse des données pour l'ingénierie du forage.

V. Perspectives pour l'avenir: " Navigation souterraine " plus intelligente et plus précise

Avec l'avancement continu de la technologie MEMS, les chercheurs de nord MEMS adaptés au forage pétrolier se dirigent vers une direction plus intelligente et plus précise.en introduisant des algorithmes d'intelligence artificielle, les chercheurs de MEMS posséderont des capacités d'apprentissage et d'adaptation autonomes, leur permettant d'ajuster automatiquement les paramètres en fonction des différents environnements de forage,amélioration de la capacité anti-interférences et de la précision de mesureDans le même temps, l'intégration des puces continuera d'augmenter, le volume des équipements sera encore réduit et la consommation d'énergie sera inférieure, en s'adaptant à des scénarios de forage plus complexes.

Dans le cadre de l'objectif du "double carbone", l'exploration et le développement pétroliers ont des exigences de plus en plus élevées en matière d'efficacité, de précision et de faible émission de carbone.Les chercheurs de MEMS au nord joueront un rôle plus important dans l'amélioration des taux de récupération du pétrole et du gaz, réduisant les coûts de développement et minimisant les impacts environnementaux, devenant la "pierre angulaire microscopique" du développement de haute qualité de l'industrie pétrolière.