用于钻井过程中测量温度和压力的无线激活微芯片

美国塔尔萨大学(The University of Tulsa)和沙特阿美公司(Saudi Aramco)合作开发出新一代用于钻井过程中测量温度和压力的无线激活微芯片(简称微芯片),可用于分布式井下温度和压力的高效测量,该微芯片采用微型无线充电和轻质保护材料等先进技术提高其可靠性、耐用性以及回收率,目前已在实验室和现场进行了测试和评估。

在钻井作业期间,初始化后的微芯片在进行管具连接的同时丢入钻杆中,微芯片在钻杆中向下行进然后在环形部分上返,最终在振动筛处回收。分布式井下参数,如温度和压力测量值,被定期记录在微芯片的内存中, 在回收结束后可将这些数据完全下载。

实验室测试结果表明,这种微芯片能够在模拟的极端恶劣条件下以较低功耗工作较长时间。通过应用不同的轻质保护材料,微芯片可以将自身密度调整为接近钻井液密度,使其更容易在环形段向上流动。通过这种方式,可以提高现场的微芯片回收率。

现场测试结果显示,测量值与泵流量之间具有极好的相关性。由微芯片处理的井眼原位温度剖面对于优化水泥配方具有重要意义。微芯片可提供钻井时钻头前有价值的压力和温度数据,这是一种有效的诊断工具,用于识别钻井过程中遇到的问题,例如渗漏、漏失和局部过热等。这种微芯片技术可以看作是一个开放的分布式传感平台,用于集成其他传感器单元并创建井下传感器网络。