چشم جهت دار در عمق حفاری: چگونه جستجوگران شمال MEMS اکتشاف نفت را تقویت می کنند

۱. چرا حفاری نفت نمی تواند بدون "مطالعه دقیق شمال" انجام شود؟

در اکتشاف و توسعه نفت، مهندسی حفاری پیوند اصلی "دست به دنبال گنج زیرزمینی" است.این که آیا حفاری عمودی متعارف یا حفاری افقی و تکنولوژی های حفاری جهت دار است که معمولاً در توسعه نفت شیل استفاده می شود، برای درک دقیق زاویه آزیموت مسیر حفاری بسیار مهم است - به عبارت ساده، برای هدایت حفاری به طور دقیق در امتداد مسیر پیش تعیین شده هزاران متر در زیر زمین،اجتناب از مناطق پرخطر مانند نقص ها و زیرزمینی ها، و به طور مستقیم به مناطق غنی از نفت دسترسی داشته باشند.

سنجش جهت حفاری سنتی به تجهیزات مانند ژایروسکوپ ها و قطب نماهای مغناطیسی متکی است، اما با محدودیت های متعدد روبرو است: ژایروسکوپ ها بزرگ و مصرف کننده قدرت بالا هستند.که سازگاری با فضای محدود سیستم های حفاری را دشوار می کند· قطب نماهای مغناطیسی مستعد تداخل از ساختارهای فولادی تجهیزات حفاری و مواد معدنی مغناطیسی زیرزمینی هستند که منجر به خطاهای قابل توجهی در حفاری عمیق می شود.با افزایش پیچیدگی سناریوهای مانند نفت شیل و حفاری در اعماق دریا، تقاضای فوری برای تجهیزات جهت دار که کوچک شده، ضد تداخل، مصرف انرژی کم و دقت بالا است وجود دارد.جستجوگر شمال MEMS به عنوان یک ابزار جهت گیری برای پاسخگویی به این تقاضا ظهور کرده است.

II. MEMS North Seeker: "ملاح آزیموت" در دنیای میکروسکوپی

MEMS (سیستم میکرو الکترو مکانیکی) یک فناوری پیشرفته است که میکروالکترونیک و مهندسی مکانیک را ادغام می کند. هسته آن ادغام سازه های مکانیکی، سنسورها، مدارهای کنترل،و غیره.، بر روی یک تراشه در مقیاس میلیمتر - به طور واضح صحبت می کند، آن را "تضخیم" تجهیزات شمالی بزرگ سنتی به یک تراشه کوچک.

اصل جستجوی شمال جستجوگران شمال MEMS بر اساس اثر اتصال "قوه کوریولیس" ایجاد شده توسط چرخش زمین و میدان گرانشی است.اين دستگاه داخلش گايروس هاي ارتعاشي ميکرو را به هم مي چسباند، شتاب سنجها و سایر سنسورها: ژایرو لرزش اطلاعات آزیموت را با تشخیص جزء سرعت زاویه ای چرخش زمین در محور حساس ضبط می کند؛شتاب سنج میدان گرانشی را حس می کند تا به اصلاح اشتباهات موضع کمک کنداز طريق الگوریتم هاي پيچيده اي که اطلاعات سنسورها را جمع و جور مي کنند و پردازش مي کنند، زاويه بين دستگاه و قطب شمال زمين (زاويه ازيموت) در نهایت محاسبه مي شود.ارائه یک مرجع شمال دقیق برای حفاری.

در مقایسه با تجهیزات شمالی سنتی، "مزیت های میکروسکوپی" جستجوگران شمال MEMS بسیار برجسته هستند: با حجم کوچک به اندازه یک مشت یا حتی کوچکتر،آنها می توانند به طور مستقیم در سیستم های جهت گیری حفاری ادغام شوند.مصرف انرژی آنها به میزان میلی وات کم است و با محدودیت های تامین انرژی سیستم های حفاری سازگار است.آنها مقاومت قوی در برابر ضربه دارند و می توانند در طول حفاری به لرزش ها و ضربه های شدید مقاومت کنند.■ هزینه آنها نسبتا کم است و کاربرد گسترده را تسهیل می کند.

III. سازگاری با حفاری نفت: "توسعه های سخت" جستجوگران شمال MEMS

خصوصیت محیط حفاری نفت، الزامات تطبیقی سختگیرانه ای را بر روی جستجوگران شمال MEMS قرار می دهد.و تداخل قوی، جستجوگرهای شمال MEMS تحت یک سری "توسعه های سخت" قرار گرفته اند:

1طراحی مقاومت در برابر دما و فشار بالا

دمای سوراخ پایین در حفاری عمیق می تواند بیش از 150 °C باشد و فشار می تواند بیش از 100MPa باشد.جستجوگرهای شمال MEMS برای حفاری مواد مقاوم به دمای بالا و سازه های مهر و موم را اتخاذ می کنند، و تراشه های هسته ای آنها آزمایش های پیری با دمای بالا را انجام می دهند تا عملکرد پایدار را در محیط های شدید بدون خطاهای اندازه گیری ناشی از تغییرات دمایی تضمین کنند.

2-توانايي ضد تداخل بهبود يافته

قطعات فلزی مانند لوله های حفاری و قطعات روی سیستم های حفاری، و همچنین مواد معدنی مغناطیسی زیرزمینی، می توانند تداخل میدان مغناطیسی قوی ایجاد کنند.جستجوگرهای شمال MEMS تأثیر میدان های مغناطیسی خارجی را در زمان واقعی از طریق الگوریتم های تعویض میدان مغناطیسی داخلی جبران می کننددر عین حال، آنها ساختار جداسازی ارتعاش را بهینه می کنند تا تداخل ارتعاشات حفاری را بر روی سنسورها کاهش دهند و دقت اندازه گیری آزیموت را تضمین کنند.

3. جستجوی سریع شمال و خروجی در زمان واقعی

در طول حفاری، لازم است که اطلاعات آزیموت را در زمان واقعی برای تنظیم مسیر حفاری بدست آوریم.کاهش زمان جستجوی شمال به چند دقیقه یا حتی ده ها ثانیه، بسیار بیشتر از کارایی تجهیزات سنتی؛ آنها همچنین از خروجی داده های آزیتوم در زمان واقعی پشتیبانی می کنند،به طور یکپارچه با سیستم های کنترل حفاری برای دستیابی به تنظیم پویا مسیر متصل می شود.

4مقاومت در برابر خوردگی توسط رسانه های خشن

مایع حفاری (چاله) در طول حفاری برای خنک کردن قطعه حفاری و حمل برش استفاده می شود و مایع حفاری بسیار خوردنی است.پوسته جستجوگرهای شمال MEMS از مواد آلیاژ مقاوم در برابر خوردگی ساخته شده است، و رابط های مهر و موم شده به طور خاص برای جلوگیری از نفوذ مایع حفاری به تجهیزات داخلی و افزایش عمر خدمات درمان می شوند.

IV. ارزش کاربرد: هدایت "انقلاب دقیق" در حفاری نفت

استفاده از جستجوگرهای شمال MEMS در حفاری نفت نه تنها مشکلات تجهیزات جهت گیری سنتی را حل می کند بلکه ارتقای دقیق تکنولوژی حفاری را نیز ترویج می دهد:

در حفاری افقی، جستجوگرهای شمال MEMS می توانند به طور دقیق حفاری را به سمت جهت گسترش مخزن نفت هدایت کنند، به طور قابل توجهی میزان نفوذ مخزن را بهبود می بخشند.و تولید یک چاه می تواند بیش از 30٪ افزایش یابددر حفاری در اعماق دریا، ویژگی های کوچک و کم مصرف آنها با محدودیت های فضای و انرژی سیستم های حفاری سازگار است.در حالی که قابلیت ضد تداخل آنها دقت جهت گیری را در محیط های دریایی پیچیده تضمین می کنددر توسعه نفت و گاز غیر متعارف مانند نفت شیل، استفاده گسترده از جستجوگرهای MEMS می تواند هزینه های حفاری را کاهش دهد، بهره وری توسعه را بهبود بخشد.و بهره برداری گسترده از منابع غیرمعمول نفت و گاز را ترویج می کند.

علاوه بر این، جستجوگرهای شمال MEMS می توانند با سیستم های Logging While Drilling (LWD) و Measurement While Drilling (MWD) برای تشکیل یک راه حل اندازه گیری جهت حفاری یکپارچه ادغام شوند.تحقق اندازه گیری همزمان پارامترهای متعدد مانند آزیموت، گرما و فشار و ارائه پشتیبانی جامع تجزیه و تحلیل داده برای مهندسی حفاری.

V. چشم انداز آینده: "ملاحظات زیرزمینی" هوشمندانه تر و دقیق تر

با پیشرفت مداوم تکنولوژی MEMS، جستجوگران شمال MEMS که برای حفاری نفت سازگار شده اند به سمت یک جهت هوشمندانه تر و دقیق تر حرکت می کنند.با معرفی الگوریتم های هوش مصنوعی، جستجوگران شمال MEMS دارای یادگیری مستقل و توانایی های انطباقی خواهند بود که به آنها امکان می دهد پارامترها را به صورت خودکار با توجه به محیط های مختلف حفاری تنظیم کنند.بهبود بیشتر قابلیت ضد تداخل و دقت اندازه گیریدر عین حال، یکپارچه سازی تراشه همچنان افزایش می یابد، حجم تجهیزات بیشتر کاهش می یابد و مصرف برق کمتر می شود، با تطبیق به سناریوهای پیچیده تر حفاری.

تحت هدف "کربن دوگانه"، اکتشاف و توسعه نفت به طور فزاینده ای الزامات بالایی برای کارایی، دقت و کربن کم دارد.جستجوگران شمال MEMS نقش مهمی در بهبود نرخ استخراج نفت و گاز خواهند داشت، کاهش هزینه های توسعه، و به حداقل رساندن اثرات زیست محیطی، تبدیل به "سنگ بنای میکروسکوپی" برای توسعه با کیفیت بالا از صنعت نفت.