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用于井下钻具设计的高温电子器件

上网日期: 2011年06月02日 ?? 作者: Mont Taylor ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:高温电子器件? 井下钻具? 数据采集?

关于设计井下石油和天然气钻具,存在各种各样的规定,其目的是要满足这种恶劣工作环境的诸多苛刻要求。除机械设计完整性和特种金属选择以外,对于能够嵌入到这些工具中的一些坚固耐用电子器件的需求也至关重要。在这些系统中使用一些现代电子器件,可以捕获更多关于油气构造以及钻柱位置和方向的数据。这让我们可以更加容易地找到和利用这些宝贵的资源。

几种工具必须在极端环境下工作,同时由于空间的限制,其必须将许多复杂的电子器件集成到一个非常小的空间中。其中的两个例子是随钻测井 (LWD) 和随钻测量 (MWD) 工具。这些系统必须实时检查钻柱和围岩,从而让在地面上的钻探工能够控制钻探的位置。在地表以下几千米深的地方记录测井数据和操作钻头的能力,让更高效的资源回收成为现实。

在现代钻探使用的所有电子器件中,最为常用的是数据采集器件,其目的是实现更好、更高效的钻探。能够采集到的岩层相关测井信息越多,意味着对位置和回收情况的判断越准确。数据采集系统的典型结构图包括多个放大器,它们直接使用来自传感器的数据,并将其提供给模数转换器 (ADC)(请参见图 1)。之后,对这种数字数据进行处理,然后提供给其他工具,或者通过通信器件传到地面。需要使用电源管理和固态电压参考电路,以向所有系统提供输入,其为所有设计的关键组件,特别是许多都改为电池供电以后。

用于井下钻具设计的高温电子器件(电子工程专辑)
图 1 典型高温数据采集结构图

由于全世界对石油和天然气的需求不断增长,对这些重要资源的更高效钻探变得尤为重要。相比目前的一些钻井,这些碳氢化合物的位场越来越深,由此而来的温度也越来越高。因此,能够承受极端高压和 200℃高温的一些工具就成为必要。如果想要在没有昂贵冷却解决方案的情况下满足这些高温要求,则用于提供地层详细信息、通信以及对这些工具进行控制的电子器件,要求半导体取得这种应用资格。

高温电子器件让钻头操纵和水平钻法成为现实,从而最大化产油层。这些工具中的电子器件还拥有众多的测量功能,包括深度及方向、压力、温度、岩层电阻率、背景伽马辐射、钻柱张力、振动、旋转度,以及许多其他传感器输入。

用于许多陆基井和一些监测储层温度和压力的永久安装工具的测井工具,均为同样具有高温电子器件的其他类工具。它们都可以帮助最大化石油的回收。


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