高(gāo)溫溫度記錄儀電(diàn)池在井下無線儀器(qì)應用
日期：2024-07-16 15:35
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摘要：
當前，深井和(hé)高(gāo)溫井的油氣産量百分比，特别是天然氣産量百分比增加。據Dexter Magnetic技(jì)術(shù)公司預測，深井和(hé)高(gāo)溫井的産氣量将超過150萬億ft3。要達到較高(gāo)百分比，溫度為(wèi)437～482oF的氣井都要投産。油公司和(hé)鑽井承包商認為(wèi)，要作(zuò)好在這些(xiē)儲層井下鑽井和(hé)生(shēng)産的準備。要做(zuò)好諸如LWD或MWD等工具的技(jì)術(shù)開(kāi)發以及将這些(xiē)工具用于“智能”井底鑽具組合。
據認為(wèi)，井下電(diàn)子領域的主要限制(zhì)條件是溫度。多(duō)數(shù)井下電(diàn)子元件的額定作(zuò)業溫度為(wèi)300～345oF。為(wèi)此，美國能源部與石油工業界合資開(kāi)發具有(yǒu)高(gāo)溫工作(zuò)能力的電(diàn)子元件。目前，絕緣體(tǐ)外延矽元件能承受392oF的高(gāo)溫。抗高(gāo)溫電(diàn)容器(qì)技(jì)術(shù)似乎也取得(de)了很(hěn)大(dà)的進展。目前的問題是，怎樣得(de)到可(kě)靠的和(hé)在市場(chǎng)上(shàng)可(kě)以買到的井下電(diàn)源為(wèi)下一代井下電(diàn)子元件提供動力源？盡管是*“時(shí)髦”井底鑽具組合，若沒有(yǒu)充足和(hé)可(kě)靠的動力驅動，對鑽具承包商也是沒有(yǒu)幫助的。井下電(diàn)池制(zhì)造商也在尋找解決高(gāo)溫問題的方法。現在市場(chǎng)上(shàng)出售的锂電(diàn)池的額定作(zuò)業溫度到達392oF，但(dàn)是它們會(huì)受到*低(dī)額定作(zuò)業溫度的限制(zhì)，高(gāo)溫锂電(diàn)池可(kě)能無法在低(dī)溫下工作(zuò)。例如，額定作(zuò)業溫度為(wèi)392oF的锂電(diàn)池，當其在212oF溫度下作(zuò)業時(shí)，其電(diàn)池容量隻有(yǒu)在392oF溫度下的一半，壽命也會(huì)減半。
頻繁地更換電(diàn)池也會(huì)因無法保持密封而帶來(lái)問題，因為(wèi)電(diàn)子工具為(wèi)保持在壓力下的密封是不能經常拆卸的。因此，使用同樣的電(diàn)池，當由在常溫下鑽進轉為(wèi)在392oF或更高(gāo)的溫度下鑽進時(shí)将大(dà)幅度降低(dī)電(diàn)池的效率和(hé)壽命，從而增加了每安培-小(xiǎo)時(shí)的成本。
美國能源部的Sandia國家(jiā)實驗室和(hé)通(tōng)用原子能研究所承擔了研發高(gāo)溫電(diàn)池的任務。*進已生(shēng)産出額定溫度高(gāo)達482oF的電(diàn)池樣品。另外，還(hái)研制(zhì)出一種在有(yǒu)限電(diàn)流荷載下可(kě)在77oF溫度下工作(zuò)的電(diàn)池，但(dàn)因開(kāi)發成本問題，還(hái)沒有(yǒu)考慮投入市場(chǎng)。
泥漿馬達驅動的渦輪發電(diàn)機是一種可(kě)供選擇的電(diàn)源。井下發電(diàn)機并不像電(diàn)池那(nà)樣受溫度窗口狹窄和(hé)功率密度變化等諸多(duō)條件的限制(zhì)。*近，在美國能源部國家(jiā)能源技(jì)術(shù)實驗室的贊助下，Dexter Magnegic技(jì)術(shù)公司研制(zhì)出能在溫度為(wèi)482oF下運轉的井下渦輪發電(diàn)機。Dexter Magnegic技(jì)術(shù)公司已将額定溫度為(wèi)300oF的渦輪發電(diàn)機投入運轉并将命名為(wèi)UnderCurrent。UnderCurrent能為(wèi)井下工具提供3相交流電(diàn)，其額定運轉溫度為(wèi)437oF，發電(diàn)機模塊安裝在43/4in鑽铤內(nèi)，在437oF溫度下可(kě)發電(diàn)200W。驅動UnderCurrent所消耗水(shuǐ)馬力不到總鑽井液水(shuǐ)馬力的5%，但(dàn)是發電(diàn)機的制(zhì)造成本較高(gāo)。
據認為(wèi)，井下電(diàn)子領域的主要限制(zhì)條件是溫度。多(duō)數(shù)井下電(diàn)子元件的額定作(zuò)業溫度為(wèi)300～345oF。為(wèi)此，美國能源部與石油工業界合資開(kāi)發具有(yǒu)高(gāo)溫工作(zuò)能力的電(diàn)子元件。目前，絕緣體(tǐ)外延矽元件能承受392oF的高(gāo)溫。抗高(gāo)溫電(diàn)容器(qì)技(jì)術(shù)似乎也取得(de)了很(hěn)大(dà)的進展。目前的問題是，怎樣得(de)到可(kě)靠的和(hé)在市場(chǎng)上(shàng)可(kě)以買到的井下電(diàn)源為(wèi)下一代井下電(diàn)子元件提供動力源？盡管是*“時(shí)髦”井底鑽具組合，若沒有(yǒu)充足和(hé)可(kě)靠的動力驅動，對鑽具承包商也是沒有(yǒu)幫助的。井下電(diàn)池制(zhì)造商也在尋找解決高(gāo)溫問題的方法。現在市場(chǎng)上(shàng)出售的锂電(diàn)池的額定作(zuò)業溫度到達392oF，但(dàn)是它們會(huì)受到*低(dī)額定作(zuò)業溫度的限制(zhì)，高(gāo)溫锂電(diàn)池可(kě)能無法在低(dī)溫下工作(zuò)。例如，額定作(zuò)業溫度為(wèi)392oF的锂電(diàn)池，當其在212oF溫度下作(zuò)業時(shí)，其電(diàn)池容量隻有(yǒu)在392oF溫度下的一半，壽命也會(huì)減半。
頻繁地更換電(diàn)池也會(huì)因無法保持密封而帶來(lái)問題，因為(wèi)電(diàn)子工具為(wèi)保持在壓力下的密封是不能經常拆卸的。因此，使用同樣的電(diàn)池，當由在常溫下鑽進轉為(wèi)在392oF或更高(gāo)的溫度下鑽進時(shí)将大(dà)幅度降低(dī)電(diàn)池的效率和(hé)壽命，從而增加了每安培-小(xiǎo)時(shí)的成本。
美國能源部的Sandia國家(jiā)實驗室和(hé)通(tōng)用原子能研究所承擔了研發高(gāo)溫電(diàn)池的任務。*進已生(shēng)産出額定溫度高(gāo)達482oF的電(diàn)池樣品。另外，還(hái)研制(zhì)出一種在有(yǒu)限電(diàn)流荷載下可(kě)在77oF溫度下工作(zuò)的電(diàn)池，但(dàn)因開(kāi)發成本問題，還(hái)沒有(yǒu)考慮投入市場(chǎng)。
泥漿馬達驅動的渦輪發電(diàn)機是一種可(kě)供選擇的電(diàn)源。井下發電(diàn)機并不像電(diàn)池那(nà)樣受溫度窗口狹窄和(hé)功率密度變化等諸多(duō)條件的限制(zhì)。*近，在美國能源部國家(jiā)能源技(jì)術(shù)實驗室的贊助下，Dexter Magnegic技(jì)術(shù)公司研制(zhì)出能在溫度為(wèi)482oF下運轉的井下渦輪發電(diàn)機。Dexter Magnegic技(jì)術(shù)公司已将額定溫度為(wèi)300oF的渦輪發電(diàn)機投入運轉并将命名為(wèi)UnderCurrent。UnderCurrent能為(wèi)井下工具提供3相交流電(diàn)，其額定運轉溫度為(wèi)437oF，發電(diàn)機模塊安裝在43/4in鑽铤內(nèi)，在437oF溫度下可(kě)發電(diàn)200W。驅動UnderCurrent所消耗水(shuǐ)馬力不到總鑽井液水(shuǐ)馬力的5%，但(dàn)是發電(diàn)機的制(zhì)造成本較高(gāo)。