Głęboko w otworze wiertniczym: jak poszukiwacze północy MEMS umożliwiają poszukiwania ropy naftowej

I. Dlaczego wydobycie ropy naftowej nie może się obejść bez "dokładnego poszukiwania północy"?

W poszukiwaniach i rozwoju ropy naftowej, inżynieria wiercenia jest podstawowym ogniwem "hamowania skarbów pod ziemią".Czy chodzi o konwencjonalne wiercenia pionowe, czy technologie wiercenia poziomego i drukowania kierunkowego powszechnie stosowane w wydobyciu ropy łupkowej, kluczowe jest dokładne uchwycenie kąta azymutu trajektorii wiercenia - po prostu, aby poprowadzić wiertarkę do dokładnego postępu wzdłuż wstępnie ustawionej trasy tysiące metrów pod ziemią,unikać obszarów wysokiego ryzyka, takich jak uszkodzenia i warstwy wodonośne, i bezpośrednio dotrzeć do obszarów bogatych w ropę.

Tradycyjne badania kierunku wiercenia opierają się na sprzęcie takim jak żyroskopy i kompasy magnetyczne, ale mają liczne ograniczenia: żyroskopy są nieporęczne i zużywają dużo energii.utrudniające dostosowanie się do ograniczonej przestrzeni platform wiertniczych; kompasy magnetyczne są podatne na zakłócenia ze strony stalowych konstrukcji sprzętu wiertniczego i podziemnych minerałów magnetycznych, co powoduje znaczne błędy w wiertni.Wraz ze zwiększającą się złożonością scenariuszy takich jak wydobycie ropy z łupków i wiercenia głębinowe, istnieje pilne zapotrzebowanie na sprzęt kierunkowy, który jest miniaturyzowany, anty-zakłócenia, niski zużycie energii i wysokiej precyzji.MEMS poszukujący północy pojawił się jako "narzędzie kierunkowe" do zaspokojenia tego zapotrzebowania.

II. MEMS North Seeker: "Azimuth Navigator" w mikroskopicznym świecie

MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) to zaawansowana technologia integrująca mikroelektronikę i inżynierię mechaniczną.itd.., na chipie milimetrowej skali - mówiąc żywo, "skondenzuje" tradycyjny nieporęczny sprzęt patrzący na północ do małego chipu.

Zasada poszukiwania północy przez poszukiwacze północy MEMS opiera się na efekcie sprzężenia "siły Coriolisa" generowanej przez obrót Ziemi i pole grawitacyjne.Urządzenie wewnętrznie zintegrowane mikro wibracji gyros, akcelerometry i inne czujniki: żyroskop wibracyjny rejestruje informacje o azymucie poprzez wykrywanie składnika prędkości kątowej obrotu Ziemi na czułej osi;Akcelerometr wyczuwa pole grawitacyjne, aby pomóc w korygowaniu błędów nastawieniaPoprzez złożone algorytmy do łączenia i przetwarzania danych czujników, kąt między urządzeniem a biegunem północnym Ziemi (azimut) jest ostatecznie obliczony,zapewnienie dokładnego odniesienia północnego do wiercenia.

W porównaniu z tradycyjnym sprzętem do poszukiwania północy "mikroskopowe zalety" poszukiwarek północy MEMS są niezwykle wyraźne: z objętością mniejszą niż pięść lub nawet mniejszą,mogą być bezpośrednio zintegrowane z systemami kierunkowymi wiercenia; ich zużycie energii jest tak niskie, jak poziom miliwatów, dostosowując się do ograniczeń w zakresie zaopatrzenia w energię platform wiertniczych;mają silną odporność na wstrząsy i mogą wytrzymać silne wibracje i uderzenia podczas wiercenia; ich koszt jest stosunkowo niski, co ułatwia szeroko zakrojone zastosowanie.

III. Przystosowanie się do wiercenia ropy naftowej: "Twarde ulepszenia" MEMS North Seekers

Szczegółowość środowiska wydobycia ropy naftowej nakłada na poszukiwarki MEMS surowe wymagania adaptacyjne.i silne zakłócenia, poszukiwacze północy MEMS przeszli serię "trudnych ulepszeń":

1Projektowanie odporności na wysoką temperaturę i ciśnienie

Temperatura dziury w głębokim wierceniu może przekroczyć 150°C, a ciśnienie może przekroczyć 100MPa.Wykorzystanie materiałów odpornych na wysokie temperatury i uszczelnionych konstrukcji, a ich chipy rdzeniowe poddawane są testom starzenia w wysokiej temperaturze w celu zapewnienia stabilnej wydajności w ekstremalnych warunkach bez błędów pomiarowych spowodowanych zmianami temperatury.

2Zwiększona zdolność przeciwdziałania zakłóceniom

Komponenty metalowe, takie jak rury wiertnicze i kawałki na platformach wiertniczych, a także podziemne minerały magnetyczne, mogą generować silne zakłócenia pola magnetycznego.Poszukiwacze północy MEMS kompensują wpływ zewnętrznych pól magnetycznych w czasie rzeczywistym poprzez wbudowane algorytmy kompensacji pola magnetycznegoJednocześnie optymalizują strukturę izolacji drgań w celu zmniejszenia zakłóceń drgań drgań na czujnikach, zapewniając dokładność pomiaru azimutów.

3Szybkie poszukiwanie północy i real-time output.

Podczas wiercenia konieczne jest przechwytywanie informacji o azymucie w czasie rzeczywistym w celu dostosowania trajektorii wiercenia.zmniejszając czas poszukiwania północy do kilku minut lub nawet dziesiątek sekund, znacznie przewyższające wydajność tradycyjnego sprzętu; obsługują również w czasie rzeczywistym wyjście danych azimutów,bezproblemowe łączenie z systemami sterowania wierceniem w celu osiągnięcia dynamicznej regulacji trajektorii.

4Odporność na korozję przez surowe media

Płyn wiertniczy (błoto) jest używany podczas wiertnictwa do chłodzenia wiertniczki i przenoszenia odcięć, a płyn wiertniczy jest bardzo korozyjny.Powierzchnia poszukiwarki północnej MEMS wykonana jest z materiałów stopu odpornego na korozję, a uszczelnione interfejsy są specjalnie obrobione, aby zapobiec przeniknięciu płynu wiertniczego do wewnętrznego sprzętu i wydłużyć okres użytkowania.

IV. Wartość zastosowań: napędzenie "rewolucji precyzyjnej" w wierceniach naftowych

Zastosowanie poszukiwaczy północy MEMS w wierceniach ropy naftowej nie tylko rozwiązuje problemy tradycyjnego sprzętu kierunkowego, ale także promuje precyzyjną modernizację technologii wiercenia:

W przypadku wiercenia poziomego, poszukiwarki północne MEMS mogą precyzyjnie kierować wiertarką w kierunku przedłużenia zbiornika ropy, znacznie poprawiając szybkość penetracji zbiornika,a produkcja pojedynczej studni może zostać zwiększona o ponad 30%; w wierceniach głębinowych ich miniaturyzowane i nisko zużywane właściwości dostosowują się do ograniczeń przestrzennych i energetycznych platform wiertniczych,Podczas gdy ich zdolność przeciwdziałania zakłóceniom zapewnia dokładność kierunkową w złożonych środowiskach morskichW przypadku eksploatacji niekonwencjonalnej ropy naftowej i gazu ziemnego, takiej jak olej łupkowy, szeroko zakrojone zastosowanie poszukiwaczy MEMS może zmniejszyć koszty wiercenia, zwiększyć efektywność eksploatacji,i wspieranie eksploatacji na dużą skalę niekonwencjonalnych zasobów ropy i gazu.

Ponadto poszukiwarki północne MEMS mogą być zintegrowane z systemami Logging While Drilling (LWD) i Measurement While Drilling (MWD) w celu utworzenia zintegrowanego rozwiązania pomiarowego kierunkowego wiercenia,realizowanie synchronicznego pomiaru wielu parametrów, takich jak azymut, nachylenia, temperatury i ciśnienia oraz zapewnienia kompleksowej analizy danych dla inżynierii wiercenia.

V. Perspektywa przyszłości: inteligentniejsza i dokładniejsza "nawigacja podziemna"

Wraz z ciągłym rozwojem technologii MEMS poszukiwarki północy MEMS przystosowane do wiercenia ropy naftowej zmierzają w kierunku bardziej inteligentnego i precyzyjnego.wprowadzając algorytmy sztucznej inteligencji, poszukiwacze północy MEMS będą posiadać autonomiczne uczenie się i zdolności adaptacyjne, umożliwiające automatyczne dostosowywanie parametrów w zależności od różnych środowisk wiercenia,dalsza poprawa zdolności przeciwdziałania zakłóceniom i dokładności pomiarówJednocześnie integracja chipów będzie się nadal zwiększać, objętość sprzętu będzie jeszcze bardziej zmniejszana, a zużycie energii będzie niższe, dostosowując się do bardziej złożonych scenariuszy wiercenia.

Zgodnie z celem "podwójnego węgla", poszukiwania i rozwój ropy naftowej mają coraz wyższe wymagania dotyczące wydajności, precyzji i niskoemisyjności.MEMS północ poszukiwania będą odgrywać ważniejszą rolę w poprawie wskaźników odzysku ropy naftowej i gazu, zmniejszając koszty rozwoju i minimalizując wpływ na środowisko, stając się "mikroskopicznym kamieniem węgielnym" wysokiej jakości rozwoju przemysłu naftowego.