美國塔爾薩大學(xué)(The University of Tulsa)和沙特阿美公司(Saudi Aramco)合作開發(fā)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(zhì)保護材料等先進技術(shù)提高其可靠性、耐用性以及回收率,目前已在實驗室和現(xiàn)場進行了測試和評估。

在鉆井作業(yè)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(huán)形部分上返,最終在振動篩處回收。分布式井下參數(shù),如溫度和壓力測量值,被定期記錄在微芯片的內(nèi)存中, 在回收結(jié)束后可將這些數(shù)據(jù)完全下載。

實驗室測試結(jié)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(yīng)用不同的輕質(zhì)保護材料,微芯片可以將自身密度調(diào)整為接近鉆井液密度,使其更容易在環(huán)形段向上流動。通過這種方式,可以提高現(xiàn)場的微芯片回收率。

現(xiàn)場測試結(jié)果顯示,測量值與泵流量之間具有極好的相關(guān)性。由微芯片處理的井眼原位溫度剖面對于優(yōu)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(shù)據(jù),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(shù)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(chuàng)建井下傳感器網(wǎng)絡(luò)。