L'occhio di direzione in profondità nel buco di perforazione: come i cercatori del nord MEMS consentono l'esplorazione petrolifera

I. Perché le trivellazioni petrolifere non possono fare a meno di una "precisa ricerca del nord"?

Nell'esplorazione e nello sviluppo del petrolio, l'ingegneria per la perforazione è l'anello centrale della "caccia al tesoro sotterraneo".Se si tratta di perforazioni verticali convenzionali o di perforazioni orizzontali e di perforazioni direzionali comunemente utilizzate nello sviluppo di petrolio di scisto, è fondamentale cogliere con precisione l'angolo di azimut della traiettoria di trivellazione - in poche parole, guidare la trivellazione per avanzare con precisione lungo il percorso prestabilito migliaia di metri sotto terra,evitare le zone ad alto rischio come le faglie e le falde acquifere, e raggiungere direttamente le zone ricche di petrolio.

La determinazione della direzione della perforazione tradizionale si basa su apparecchiature quali giroscopi e bussole magnetiche, ma presenta numerose limitazioni: i giroscopi sono ingombranti e consumano molta potenza.rendendo difficile l'adattamento allo spazio limitato delle piattaforme di perforazioneLe bussole magnetiche sono suscettibili di interferenze da parte delle strutture in acciaio delle attrezzature di perforazione e dei minerali magnetici sotterranei, con conseguenti errori significativi nella perforazione profonda.Con la crescente complessità di scenari quali il petrolio di scisto e la perforazione in acque profonde, c'è un'urgente domanda di attrezzature direzionali miniaturizzate, anti-interferenza, a basso consumo energetico e ad alta precisione.Il ricercatore nord MEMS è emerso come uno "strumento direzionale" per soddisfare questa domanda.

II. MEMS North Seeker: il "navigatore azimut" nel mondo microscopico

MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) è una tecnologia avanzata che integra la microelettronica e l'ingegneria meccanica.ecc., su un chip a scala millimetrica - in modo vivido, "condensa" le tradizionali ingombranti apparecchiature orientate a nord in un piccolo chip.

Il principio di ricerca del nord dei cercatori del nord MEMS si basa sull'effetto di accoppiamento della "forza di Coriolis" generata dalla rotazione della Terra e dal campo gravitazionale.Il dispositivo integra internamente micro giroscopi a vibrazione, accelerometri e altri sensori: il giroscopio di vibrazione cattura le informazioni sull'azimut rilevando la componente della velocità angolare di rotazione della Terra sull'asse sensibile;l'accelerometro rileva il campo gravitazionale per correggere gli errori di posizioneAttraverso algoritmi complessi per fusione e elaborazione dei dati dei sensori, l'angolo tra il dispositivo e il Polo Nord della Terra (angolo azimut) viene finalmente calcolato,fornendo un riferimento nord preciso per la perforazione.

Rispetto alle attrezzature tradizionali per la ricerca del nord, i "vantaggi microscopici" dei cercatori del nord MEMS sono estremamente importanti: con un volume piccolo come un pugno o addirittura più piccolo,possono essere integrati direttamente nei sistemi di direzione di perforazione■ il loro consumo di energia è basso fino a un livello di milliwatt, adattandosi ai vincoli di approvvigionamento energetico delle piattaforme di perforazione;hanno una forte resistenza agli urti e possono resistere a forti vibrazioni e impatti durante la perforazione■ il loro costo è relativamente basso, facilitando l'applicazione su larga scala.

III. Adattamento alla trivellazione petrolifera: gli "aggiornamenti hardcore" dei ricercatori del nord MEMS

La particolarità dell'ambiente di trivellazione del petrolio impone ai cercatori di MEMS un'adattamento rigoroso.e forti interferenze, i cercatori del nord MEMS hanno subito una serie di "aggiornamenti hardcore":

1Progettazione resistente alle alte temperature e alla pressione

La temperatura del foro di fondo nelle trivellazioni profonde può superare i 150°C e la pressione può superare i 100MPa.I cercatori di nord MEMS adattati per la perforazione adottano materiali resistenti alle alte temperature e strutture sigillate, e i loro chip di base sono sottoposti a test di invecchiamento ad alta temperatura per garantire prestazioni stabili in ambienti estremi senza errori di misura causati da variazioni di temperatura.

2Capacità di anti-interferenza migliorata

I componenti metallici come i tubi di trivellazione e i bit sulle piattaforme di trivellazione, nonché i minerali magnetici sotterranei, possono generare forti interferenze del campo magnetico.I cercatori di nord MEMS compensano l'impatto dei campi magnetici esterni in tempo reale attraverso algoritmi di compensazione del campo magnetico incorporati■ allo stesso tempo, ottimizzano la struttura di isolamento dalle vibrazioni per ridurre le interferenze delle vibrazioni di perforazione sui sensori, garantendo la precisione della misurazione dell'azimut.

3Rapid North Seeking e Output in tempo reale.

Durante la perforazione, è necessario cogliere le informazioni di azimut in tempo reale per regolare la traiettoria di perforazione.riducendo il tempo di ricerca del nord a pochi minuti o anche decine di secondi, che superano di gran lunga l'efficienza delle apparecchiature tradizionali; supportano anche l'uscita in tempo reale di dati di azimut,connessione senza soluzione di continuità con i sistemi di controllo della perforazione per ottenere un regolazione dinamica della traiettoria.

4. Resistenza alla corrosione da parte di materiali duri

Il liquido di perforazione ( fango) viene utilizzato durante la perforazione per raffreddare il trapano e trasportare i tagli, e il liquido di perforazione è altamente corrosivo.Il guscio dei cercatori del nord MEMS è fatto di materiali in lega resistenti alla corrosione, e le interfacce sigillate sono particolarmente trattate per evitare che il fluido di perforazione invada le apparecchiature interne e prolunghi la vita utile.

IV. Valore di applicazione: guidare la "rivoluzione della precisione" nella trivellazione petrolifera

L'applicazione dei cercatori di nord MEMS nella trivellazione petrolifera non solo risolve i punti critici delle attrezzature direzionali tradizionali, ma promuove anche l'aggiornamento della precisione della tecnologia di trivellazione:

Nella trivellazione orizzontale, i cercatori MEMS a nord possono guidare con precisione la trivella per avanzare lungo la direzione di estensione del serbatoio di petrolio, migliorando notevolmente il tasso di penetrazione del serbatoio,e la produzione di un singolo pozzo può essere aumentata di oltre il 30%- nella trivellazione in acque profonde, le loro caratteristiche miniaturizzate e a basso consumo di energia si adattano ai limiti di spazio ed energia delle piattaforme di trivellazione,mentre la loro capacità anti-interferenza garantisce la precisione di direzione in ambienti marini complessi- nello sviluppo di petrolio e gas non convenzionali come lo shale oil, l'applicazione su larga scala dei cercatori MEMS a nord può ridurre i costi di perforazione, migliorare l'efficienza dello sviluppo,e promuovere lo sfruttamento su larga scala delle risorse petrolifere e di gas non convenzionali.

Inoltre, i cercatori di nord MEMS possono essere integrati con i sistemi Logging While Drilling (LWD) e Measurement While Drilling (MWD) per formare una soluzione integrata di misurazione direzionale della perforazione,realizzare misurazioni sincrone di parametri multipli come l'azimut, inclinazione, temperatura e pressione, e fornire un supporto completo per l'analisi dei dati per l'ingegneria della perforazione.

V. Prospettive per il futuro: "navigazione sotterranea" più intelligente e precisa

Con il continuo progresso della tecnologia MEMS, i cercatori di nord MEMS adattati per la perforazione petrolifera si stanno muovendo verso una direzione più intelligente e più precisa.introducendo algoritmi di intelligenza artificiale, i ricercatori di MEMS possederanno capacità di apprendimento autonomo e di adattamento, che consentiranno loro di regolare automaticamente i parametri in base ai diversi ambienti di perforazione,ulteriore miglioramento della capacità anti-interferenza e della precisione di misurazioneNel frattempo, l'integrazione dei chip continuerà ad aumentare, il volume delle apparecchiature sarà ulteriormente ridotto e il consumo di energia sarà inferiore, adattandosi a scenari di perforazione più complessi.

Nell'ambito dell'obiettivo "doppia emissione di carbonio", l'esplorazione e lo sviluppo del petrolio hanno esigenze sempre più elevate di efficienza, precisione e basse emissioni di carbonio.I ricercatori MEMS del nord svolgeranno un ruolo più importante nel migliorare i tassi di recupero del petrolio e del gas, riducendo i costi di sviluppo e riducendo al minimo gli impatti ambientali, diventando la "pietra angolare microscopica" per lo sviluppo di alta qualità dell'industria petrolifera.