Mắt hướng sâu trong lỗ khoan: Làm thế nào các nhà tìm kiếm phía bắc MEMS hỗ trợ thăm dò dầu mỏ

I. Tại sao việc khoan dầu không thể làm mà không có "định hướng chính xác về phía bắc"?

Trong thăm dò và phát triển dầu mỏ, kỹ thuật khoan là liên kết cốt lõi của "tìm kho báu dưới lòng đất".Cho dù đó là khoan thẳng đứng thông thường hoặc khoan ngang và các công nghệ khoan theo hướng thường được sử dụng trong phát triển dầu đá phiến, điều quan trọng là phải nắm bắt chính xác góc azimuth của quỹ đạo khoan - đơn giản nói, để hướng dẫn đầu khoan tiến chính xác dọc theo tuyến đường được đặt trước hàng ngàn mét dưới lòng đất,tránh các khu vực có nguy cơ cao như đứt gãy và tầng dưới nước, và tiếp cận trực tiếp với các khu vực giàu dầu mỏ.

Tìm hướng khoan truyền thống dựa trên các thiết bị như kính quay và la bàn từ tính, nhưng phải đối mặt với nhiều hạn chế: kính quay là cồng kềnh và tiêu thụ năng lượng cao,làm cho nó khó thích nghi với không gian hạn chế của nền tảng khoanCác la bàn từ tính dễ bị nhiễu nhiễu từ các cấu trúc thép của thiết bị khoan và khoáng chất từ tính dưới lòng đất, dẫn đến các lỗi đáng kể trong khoan sâu.Với sự phức tạp ngày càng tăng của các kịch bản như dầu đá phiến và khoan nước sâu, có nhu cầu khẩn cấp về thiết bị hướng nhỏ, chống nhiễu, tiêu thụ năng lượng thấp và chính xác cao.MEMS tìm kiếm phía bắc đã nổi lên như một "công cụ hướng để đáp ứng nhu cầu này.

II. MEMS North Seeker: "Azimuth Navigator" trong thế giới vi mô

MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) là một công nghệ tiên tiến tích hợp vi điện tử và kỹ thuật cơ khí.vv., trên một con chip quy mô milimet - nói một cách sống động, nó "đóng" thiết bị nhìn về phía bắc cồng kềnh truyền thống thành một con chip nhỏ.

Nguyên tắc tìm kiếm phía bắc của người tìm kiếm phía bắc MEMS dựa trên hiệu ứng ghép nối của "lực Coriolis" được tạo ra bởi quay của Trái đất và trường hấp dẫn.Thiết bị bên trong tích hợp micro rung gyros, máy đo tốc độ và các cảm biến khác: máy quay rung động thu thập thông tin đường hướng bằng cách phát hiện thành phần vận tốc góc quay của Trái đất trên trục nhạy cảm;máy đo tốc độ cảm nhận trường hấp dẫn để giúp sửa lỗi thái độThông qua các thuật toán phức tạp để hợp nhất và xử lý dữ liệu cảm biến, góc giữa thiết bị và Bắc Cực Trái Đất (đường azimuth) cuối cùng được tính toán,cung cấp một tham chiếu phía bắc chính xác để khoan.

So với các thiết bị tìm kiếm phía bắc truyền thống, "lợi thế vi mô" của các máy tìm kiếm phía bắc MEMS là cực kỳ nổi bật: với một khối lượng nhỏ như một nắm đấm hoặc thậm chí nhỏ hơn,Chúng có thể được tích hợp trực tiếp vào các hệ thống định hướng khoan; tiêu thụ năng lượng của chúng thấp đến mức miliwatt, thích nghi với các hạn chế cung cấp năng lượng của nền tảng khoan;chúng có khả năng chống va chạm mạnh và có thể chịu được rung động và va chạm mạnh trong quá trình khoan; chi phí của chúng tương đối thấp, tạo điều kiện cho việc áp dụng quy mô lớn.

III. Chuyển đổi để khoan dầu: "Cải tiến Hardcore" của MEMS North Seekers

Đặc điểm của môi trường khoan dầu đặt ra các yêu cầu thích nghi nghiêm ngặt đối với các máy tìm kiếm MEMS phía bắc.và sự can thiệp mạnh, các máy tìm kiếm phía bắc MEMS đã trải qua một loạt các "cải tiến cơ bản":

1Thiết kế chống nhiệt độ và áp suất cao

Nhiệt độ lỗ đáy trong khoan sâu có thể vượt quá 150 °C và áp suất có thể vượt quá 100MPa.Các máy tìm kiếm phía bắc MEMS được điều chỉnh để khoan sử dụng các vật liệu chống nhiệt độ cao và các cấu trúc kín, và các chip cốt lõi của họ trải qua các thử nghiệm lão hóa nhiệt độ cao để đảm bảo hiệu suất ổn định trong môi trường khắc nghiệt mà không có lỗi đo do thay đổi nhiệt độ.

2Khả năng chống can thiệp được tăng cường

Các thành phần kim loại như ống khoan và bit trên nền tảng khoan, cũng như khoáng chất từ dưới lòng đất, có thể tạo ra sự can thiệp từ trường mạnh mẽ.Các máy tìm kiếm phía bắc MEMS bù đắp tác động của các từ trường bên ngoài trong thời gian thực thông qua các thuật toán bù đắp từ trường tích hợp; đồng thời, chúng tối ưu hóa cấu trúc cách ly rung động để giảm nhiễu rung động khoan trên các cảm biến, đảm bảo độ chính xác của phép đo azimuth.

3. Tìm kiếm phía bắc nhanh và đầu ra thời gian thực

Trong quá trình khoan, nó là cần thiết để nắm bắt các thông tin azimuth trong thời gian thực để điều chỉnh quỹ đạo khoan.giảm thời gian tìm kiếm phía bắc đến một vài phút hoặc thậm chí hàng chục giây, vượt xa hiệu quả của thiết bị truyền thống; chúng cũng hỗ trợ đầu ra thời gian thực của dữ liệu azimuth,kết nối liền mạch với các hệ thống điều khiển khoan để đạt được điều chỉnh năng động của quỹ đạo.

4. Chống ăn mòn bởi môi trường khắc nghiệt

Dầu khoan (bùn) được sử dụng trong quá trình khoan để làm mát lỗ khoan và mang vỏ, và chất lỏng khoan có tính ăn mòn cao.Vỏ của các máy tìm kiếm phía bắc MEMS được làm bằng vật liệu hợp kim chống ăn mòn, và các giao diện niêm phong được xử lý đặc biệt để ngăn chặn chất lỏng khoan xâm nhập vào thiết bị nội bộ và kéo dài tuổi thọ.

IV. Giá trị ứng dụng: thúc đẩy "cách mạng chính xác" trong khoan dầu

Việc áp dụng các máy tìm kiếm phía bắc MEMS trong khoan dầu không chỉ giải quyết các điểm khó khăn của thiết bị hướng truyền thống mà còn thúc đẩy nâng cao độ chính xác của công nghệ khoan:

Trong khoan theo chiều ngang, các máy tìm kiếm phía bắc MEMS có thể hướng dẫn chính xác khoan tiến dọc theo hướng mở rộng của hồ chứa dầu, cải thiện đáng kể tỷ lệ thâm nhập hồ chứa,và sản lượng của một giếng có thể tăng hơn 30%; trong khoan nước sâu, các đặc điểm thu nhỏ và tiêu thụ năng lượng thấp của chúng thích nghi với các hạn chế về không gian và năng lượng của các nền tảng khoan,trong khi khả năng chống nhiễu của chúng đảm bảo độ chính xác định hướng trong môi trường biển phức tạpTrong việc phát triển dầu khí không thông thường như dầu đá phiến, việc áp dụng quy mô lớn các máy tìm kiếm MEMS phía bắc có thể giảm chi phí khoan, cải thiện hiệu quả phát triển,và thúc đẩy khai thác quy mô lớn các nguồn tài nguyên dầu khí không thông thường.

Ngoài ra, các máy tìm kiếm phía bắc MEMS có thể được tích hợp với các hệ thống Logging While Drilling (LWD) và Measurement While Drilling (MWD) để tạo thành một giải pháp đo định hướng khoan tích hợp,thực hiện phép đo đồng bộ của nhiều thông số như azimuth, độ nghiêng, nhiệt độ và áp suất, và cung cấp hỗ trợ phân tích dữ liệu toàn diện cho kỹ thuật khoan.

V. Tầm nhìn về tương lai: "Dẫn đường ngầm" thông minh và chính xác hơn

Với sự tiến bộ liên tục của công nghệ MEMS, các máy tìm kiếm phía bắc MEMS được điều chỉnh để khoan dầu đang di chuyển theo hướng thông minh và chính xác hơn.bằng cách giới thiệu các thuật toán trí tuệ nhân tạo, Các nhà tìm kiếm phía bắc MEMS sẽ có khả năng học tự động và thích nghi, cho phép họ tự động điều chỉnh các tham số theo môi trường khoan khác nhau,Cải thiện thêm khả năng chống nhiễu và độ chính xác đo lườngĐồng thời, tích hợp chip sẽ tiếp tục tăng lên, khối lượng thiết bị sẽ giảm thêm và tiêu thụ điện năng sẽ thấp hơn, thích nghi với các kịch bản khoan phức tạp hơn.

Theo mục tiêu "carbon kép", thăm dò và phát triển dầu mỏ có yêu cầu ngày càng cao về hiệu quả, độ chính xác và carbon thấp.MEMS tìm kiếm phía bắc sẽ đóng một vai trò quan trọng hơn trong việc cải thiện tỷ lệ khai thác dầu và khí đốt, giảm chi phí phát triển và giảm thiểu tác động môi trường, trở thành "đá nền vi mô" cho sự phát triển chất lượng cao của ngành công nghiệp dầu mỏ.