美国塔尔萨大学和沙特阿美公司合作开发出实时测量井下温度、压力等钻井数据的分布式微芯片井下测量系统。该系统由地面装置和示踪物2部分组成。示踪物的直径约为7.5 mm,由光纤传感器、系统单芯片集成电路SoC IC(System-on-Chip,SoC)、密度控制材料和锂电池组成,都被封装在一个保护性的化学涂层外壳里。其中,SoC包括微控制器、存贮器、发射和接收电路。光纤温度和压力传感器温度压力指标分别达250 ℃和15 000 psi。密度控制材料采用直径10 μm的玻璃球,以提高示踪物的流动性,使示踪物能在钻井过程中随着钻井泥浆在整个井筒中移动。地面装置包括一个启动器和一个数据采集器。启动器通过无线通信对示踪物的电路进行重置,数据采集器通过无线通信从示踪器中检索数据。该系统的温度压力测量精度分别为0.5 ℃和0.05%。井场应用将示踪物和钻井液一起注入井筒中。当示踪物在井眼中移动时,测量整个井筒的温度和压力,并将测量的数据存贮在片上存贮器中。当钻井液将示踪物从井下带回地面时,地面数据采集器与示踪器进行通信,并将示踪物中存贮器数据下载。地面装置中还有一个示踪物磁性分离器,其作用是从钻井泥浆中回收示踪物。钻杆接头位置安装磁性环(间隔30 ft),示踪物SoC IC的片上磁性传感器沿钻杆记录磁环的磁场信号并存贮中,以实时确定示踪物在井筒中的位置。

(信息来源:[1] Yu Mengjiao, He Sufeng, Chen Yuanhang, et al. A Distributed Microchip System for Subsurface Measurement [C]∥ SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Texas, USA, 2012. [2] Shi Zhaorui, Chen Yuanhang, Yu Mengjiao, et al. Development and Field Evaluation of a Distributed Microchip Downhole [C]∥ SPE Digital Energy Conference and Exhibition, Woodlands, USA, 2015. 杨兴琴 编译 李总南 审校)