用于鉆井過程中測量溫度和壓力的無線激活微芯片

美國塔爾薩大學(The University of Tulsa)和沙特阿美公司(Saudi Aramco)合作開發出新一代用于鉆井過程中測量溫度和壓力的無線激活微芯片(簡稱微芯片),可用于分布式井下溫度和壓力的高效測量,該微芯片采用微型無線充電和輕質保護材料等先進技術提高其可靠性、耐用性以及回收率,目前已在實驗室和現場進行了測試和評估。

在鉆井作業期間,初始化后的微芯片在進行管具連接的同時丟入鉆桿中,微芯片在鉆桿中向下行進然后在環形部分上返,最終在振動篩處回收。分布式井下參數,如溫度和壓力測量值,被定期記錄在微芯片的內存中, 在回收結束后可將這些數據完全下載。

實驗室測試結果表明,這種微芯片能夠在模擬的極端惡劣條件下以較低功耗工作較長時間。通過應用不同的輕質保護材料,微芯片可以將自身密度調整為接近鉆井液密度,使其更容易在環形段向上流動。通過這種方式,可以提高現場的微芯片回收率。

現場測試結果顯示,測量值與泵流量之間具有極好的相關性。由微芯片處理的井眼原位溫度剖面對于優化水泥配方具有重要意義。微芯片可提供鉆井時鉆頭前有價值的壓力和溫度數據,這是一種有效的診斷工具,用于識別鉆井過程中遇到的問題,例如滲漏、漏失和局部過熱等。這種微芯片技術可以看作是一個開放的分布式傳感平臺,用于集成其他傳感器單元并創建井下傳感器網絡。