Το κατευθυντικό μάτι βαθιά στην τρύπα: Πώς οι αναζητητές του βορρά MEMS ενισχύουν την έρευνα πετρελαίου

Ι. Γιατί η πετρελαϊκή γεώτρηση δεν μπορεί να γίνει χωρίς "ακριβή βόρεια αναζήτηση";

Στην εξερεύνηση και ανάπτυξη πετρελαίου, η μηχανική γεώτρησης είναι ο βασικός κρίκος της "αναζήτησης θησαυρού κάτω από τη γη".Είτε πρόκειται για συμβατική κατακόρυφη γεώτρηση είτε για οριζόντια γεώτρηση και τεχνολογίες κατευθυνόμενης γεώτρησης που χρησιμοποιούνται συνήθως στην ανάπτυξη πετρελαίου από σχιστόλιθο, είναι ζωτικής σημασίας για να κατανοήσουμε με ακρίβεια την γωνία αζιμούθ της τροχιάς της γεώτρησης - απλά, να καθοδηγήσει το τρυπάνι να προχωρήσει με ακρίβεια κατά μήκος της προκαθορισμένης διαδρομής χιλιάδες μέτρα κάτω από το έδαφος,να αποφεύγονται οι περιοχές υψηλού κινδύνου, όπως τα ρήγματα και τα υδροφόρα στρώματα, και απευθείας στις πλούσιες σε πετρέλαιο περιοχές.

Η παραδοσιακή ανίχνευση της κατεύθυνσης της γεώτρησης βασίζεται σε εξοπλισμό όπως γυροσκόπια και μαγνητικές πυξίδες, αλλά αντιμετωπίζει πολυάριθμους περιορισμούς: τα γυροσκόπια είναι ογκώδη και καταναλώνουν μεγάλη ισχύ.καθιστώντας δύσκολη την προσαρμογή στον περιορισμένο χώρο των πλατφορμών γεώτρησηςΟι μαγνητικές πυξίδες είναι ευαίσθητες στις παρεμβολές από τις χάλυβα δομές του εξοπλισμού γεώτρησης και τα υπόγεια μαγνητικά ορυκτά, με αποτέλεσμα σημαντικά σφάλματα στη βαθιά γεώτρηση.Με την αυξανόμενη πολυπλοκότητα σενάριων όπως το πετρέλαιο από σχιστόλιθο και η γεωτρική σε βάθος θαλάσσης, υπάρχει μια επείγουσα ζήτηση για κατευθυντικό εξοπλισμό που είναι μικροσκοπικό, αντι παρεμβολές, χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και υψηλής ακρίβειας.Ο αναζητητής βορράς MEMS έχει αναδειχθεί ως ένα "κατευθυντικό εργαλείο" για την κάλυψη αυτής της ζήτησης.

ΙΙ. MEMS Βόρειος Αναζητητής: Ο "Ναυτιλιαστής Αζιμούθ" στον μικροσκοπικό κόσμο

Το MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) είναι μια προηγμένη τεχνολογία που ενσωματώνει την μικροηλεκτρονική και τη μηχανική μηχανική.κλπ.., σε ένα τσιπ σε κλίμακα χιλιοστών - ορατά μιλώντας, "συσσωρεύει" τον παραδοσιακό ογκώδη εξοπλισμό που αναζητά τον βορρά σε ένα μικρό τσιπ.

Η αρχή αναζήτησης βορρά των αναζητητών βορρά MEMS βασίζεται στην επίδραση ζεύξης της "δύναμης Κοριολίδου" που παράγεται από την περιστροφή της Γης και το βαρυτικό πεδίο.Η συσκευή ενσωματώνει εσωτερικά μικρο-τροχιά δονήσεων, επιταχυνόμετρα και άλλοι αισθητήρες: ο γυροσκόπος δονήσεων συλλαμβάνει πληροφορίες αζιμούθ ανιχνεύοντας το συστατικό της γωνιακής ταχύτητας περιστροφής της Γης στον ευαίσθητο άξονα·το επιταχυνόμετρο ανιχνεύει το βαρυτικό πεδίο για να βοηθήσει στη διόρθωση των σφαλμάτων στάσηςΜέσα από πολύπλοκους αλγόριθμους για τη συγχώνευση και επεξεργασία των δεδομένων των αισθητήρων, η γωνία μεταξύ της συσκευής και του Βόρειου Πόλου της Γης (γωνία αζιμούθ) υπολογίζεται τελικά,παρέχοντας ακριβή βόρεια αναφορά για τη γεώτρηση.

Σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς εξοπλισμούς βόρειας αναζήτησης, τα "μικροσκοπικά πλεονεκτήματα" των βορειοαναζητητών MEMS είναι εξαιρετικά σημαντικά: με όγκο τόσο μικρό όσο μια γροθιά ή ακόμη μικρότερο,μπορούν να ενσωματωθούν απευθείας σε κατευθυντήρια συστήματα γεώτρησης· η κατανάλωση ενέργειας τους είναι τόσο χαμηλή όσο το επίπεδο των milliwatts, προσαρμόζοντας τους περιορισμούς του ενεργειακού εφοδιασμού των πλατφορμών γεώτρησης·έχουν ισχυρή αντοχή σε κρούσματα και μπορούν να αντέξουν ισχυρές δονήσεις και συγκρούσεις κατά την γεώτρησηΤο κόστος τους είναι σχετικά χαμηλό, διευκολύνοντας την ευρεία εφαρμογή.

ΙΙΙ. Προσαρμογή στις γεωτρήσεις πετρελαίου: Οι "σκληρές αναβαθμίσεις" των MEMS North Seekers

Η ιδιαιτερότητα του περιβάλλοντος γεωτρήσεων πετρελαίου θέτει αυστηρές απαιτήσεις προσαρμογής στους αναζητητές MEMS.και ισχυρές παρεμβολές, οι αναζητητές του Βορρά MEMS έχουν υποστεί μια σειρά από "σκληρές αναβαθμίσεις":

1Σχεδιασμός αντοχής σε υψηλές θερμοκρασίες και πίεση

Η θερμοκρασία του βυθού σε βαθιές γεωτρήσεις μπορεί να υπερβαίνει τους 150 °C και η πίεση μπορεί να υπερβαίνει τους 100 MPa.Οι αναζητητές MEMS που προσαρμόστηκαν για γεωτρήσεις υιοθετούν υλικά ανθεκτικά σε υψηλές θερμοκρασίες και σφραγισμένες δομές, και τα κύρια τσιπ τους υποβάλλονται σε δοκιμές γήρανσης υψηλής θερμοκρασίας για να εξασφαλιστεί σταθερή απόδοση σε ακραία περιβάλλοντα χωρίς σφάλματα μέτρησης που προκαλούνται από αλλαγές θερμοκρασίας.

2Ενισχυμένη ικανότητα κατά της παρεμβολής

Τα μεταλλικά εξαρτήματα, όπως οι σωλήνες γεώτρησης και τα κομμάτια στις πλατφόρμες γεώτρησης, καθώς και τα υπόγεια μαγνητικά ορυκτά, μπορούν να παράγουν ισχυρές παρεμβολές μαγνητικού πεδίου.Οι αναζητητές βορράς MEMS αντισταθμίζουν την επίδραση των εξωτερικών μαγνητικών πεδίων σε πραγματικό χρόνο μέσω ενσωματωμένων αλγορίθμων αντιστάθμισης μαγνητικού πεδίουΤαυτόχρονα, βελτιστοποιούν τη δομή απομόνωσης από δονήσεις για να μειώσουν τις παρεμβολές των δονήσεων της γεώτρησης στους αισθητήρες, εξασφαλίζοντας την ακρίβεια της μέτρησης του αζιμούθου.

3Γρήγορη αναζήτηση βορρά και πραγματική ώρα.

Κατά τη διάρκεια της γεώτρησης, είναι απαραίτητο να συλλάβουν πληροφορίες αζιμούθ σε πραγματικό χρόνο για να προσαρμόσουν την τροχιά γεώτρησης.μειώνοντας τον χρόνο αναζήτησης βορρά σε λίγα λεπτά ή ακόμη και δεκάδες δευτερόλεπτα, που υπερβαίνουν κατά πολύ την αποτελεσματικότητα των παραδοσιακών εξοπλισμούς· υποστηρίζουν επίσης την έξοδο δεδομένων αζιμούθ σε πραγματικό χρόνο,αδιάλειπτη σύνδεση με τα συστήματα ελέγχου της γεώτρησης για τη δυναμική ρύθμιση της τροχιάς.

4. Αντίσταση στη διάβρωση από σκληρά μέσα

Κατά τη διάρκεια της γεώτρησης χρησιμοποιείται υγρό γεώτρησης (λάσπη) για την ψύξη του γεώτρησης και τη μεταφορά αποκόμματος, και το υγρό γεώτρησης είναι εξαιρετικά διαβρωτικό.Το κέλυφος των ερευνητών MEMS North είναι κατασκευασμένο από ανθεκτικά στη διάβρωση υλικά κράματος, και οι σφραγισμένες διεπαφές υποβάλλονται σε ειδική επεξεργασία ώστε να αποφεύγεται η εισβολή υγρού γεώτρησης στον εσωτερικό εξοπλισμό και να παρατείνεται η διάρκεια ζωής.

IV. Αξία εφαρμογής: Οδήγηση της "επανάστασης της ακρίβειας" στην πετρελαϊκή γεώτρηση

Η εφαρμογή των μηχανισμών αναζήτησης βορράς MEMS στην γεωτρική πετρελαίου όχι μόνο λύνει τα προβλήματα των παραδοσιακών κατευθυντηρίων εξοπλισμού, αλλά και προωθεί την αναβάθμιση της τεχνολογίας γεωτρικής με ακρίβεια:

Στην οριζόντια γεώτρηση, οι ερευνητές MEMS μπορούν να καθοδηγήσουν με ακρίβεια το τρυπάνι να προχωρήσει κατά μήκος της κατεύθυνσης επέκτασης της δεξαμενής πετρελαίου, βελτιώνοντας σημαντικά τον ρυθμό διείσδυσης της δεξαμενής,και η απόδοση ενός πηγάδι μπορεί να αυξηθεί κατά περισσότερο από 30%· στη γεωτρική υπεράκτιας γεωτρική, τα μικροσκοπικά χαρακτηριστικά τους και η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας τους προσαρμόζονται στους περιορισμούς χώρου και ενέργειας των πλατφορμών γεωτρικής,ενώ η ικανότητά τους κατά των παρεμβολών εξασφαλίζει την οριακή ακρίβεια σε περίπλοκα θαλάσσια περιβάλλοντα· στην ανάπτυξη μη συμβατικού πετρελαίου και φυσικού αερίου, όπως το πετρέλαιο σχιστόλιθων, η μεγάλης κλίμακας εφαρμογή των αναζητητών MEMS μπορεί να μειώσει το κόστος γεωτρήσεων, να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της ανάπτυξης,και να προωθήσουν την ευρεία εκμετάλλευση των μη συμβατικών πόρων πετρελαίου και φυσικού αερίου.

Επιπλέον, οι αναζητητές βορρά MEMS μπορούν να ενσωματωθούν με τα συστήματα Logging While Drilling (LWD) και Measurement While Drilling (MWD) για να σχηματίσουν μια ολοκληρωμένη λύση μέτρησης κατευθυντήριων γεωτρικών,υλοποίηση συγχρονικής μέτρησης πολλαπλών παραμέτρων, όπως αζιμούθ, κλίση, θερμοκρασία και πίεση, και παρέχει ολοκληρωμένη υποστήριξη ανάλυσης δεδομένων για την μηχανική γεώτρησης.

Β. Προοπτικές για το μέλλον: Πιο έξυπνη και ακριβής "υπογερματική πλοήγηση"

Με τη συνεχή πρόοδο της τεχνολογίας MEMS, οι αναζητητές MEMS που προσαρμόζονται για γεωτρήσεις πετρελαίου κινούνται προς μια πιο έξυπνη και ακριβή κατεύθυνση.με την εισαγωγή αλγορίθμων τεχνητής νοημοσύνης, οι αναζητητές MEMS θα διαθέτουν αυτόνομη μάθηση και προσαρμοστικές δυνατότητες, επιτρέποντάς τους να προσαρμόζουν αυτόματα τις παραμέτρους σύμφωνα με διαφορετικά περιβάλλοντα γεώτρησης,περαιτέρω βελτίωση της ικανότητας κατά των παρεμβολών και της ακρίβειας των μετρήσεωνΤαυτόχρονα, η ολοκλήρωση των τσιπ θα συνεχίσει να αυξάνεται, ο όγκος του εξοπλισμού θα μειωθεί περαιτέρω και η κατανάλωση ενέργειας θα είναι χαμηλότερη, προσαρμοζόμενη σε πιο περίπλοκα σενάρια γεωτρήσεων.

Σύμφωνα με τον στόχο του "διπλού άνθρακα", η έρευνα και ανάπτυξη πετρελαίου έχουν ολοένα και υψηλότερες απαιτήσεις για αποτελεσματικότητα, ακρίβεια και χαμηλό άνθρακα.Οι ερευνητές MEMS θα διαδραματίσουν πιο σημαντικό ρόλο στη βελτίωση των ποσοστών ανάκτησης πετρελαίου και φυσικού αερίου, μειώνοντας το κόστος ανάπτυξης και ελαχιστοποιώντας τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις, καθιστώντας τον "μικροσκοπικό ακρογωνιαίο λίθο" για την ποιοτική ανάπτυξη της πετρελαϊκής βιομηχανίας.