高溫溫度記錄儀電池在井下無(wú)線儀器應(yīng)用

 當(dāng)前，深井和高溫井的油氣產(chǎn)量百分比，特別是天然氣產(chǎn)量百分比增加。據(jù)Dexter Magnetic技術(shù)公司預(yù)測(cè)，深井和高溫井的產(chǎn)氣量將超過(guò)150萬(wàn)億ft3。要達(dá)到較高百分比，溫度為437～482oF的氣井都要投產(chǎn)。油公司和鉆井承包商認(rèn)為，要作好在這些儲(chǔ)層井下鉆井和生產(chǎn)的準(zhǔn)備。要做好諸如LWD或MWD等工具的技術(shù)開(kāi)發(fā)以及將這些工具用于“智能”井底鉆具組合。
 　 據(jù)認(rèn)為，井下電子領(lǐng)域的主要限制條件是溫度。多數(shù)井下電子元件的額定作業(yè)溫度為300～345oF。為此，美國(guó)能源部與石油工業(yè)界合資開(kāi)發(fā)具有高溫工作能力的電子元件。目前，絕緣體外延硅元件能承受392oF的高溫。抗高溫電容器技術(shù)似乎也取得了很大的進(jìn)展。目前的問(wèn)題是，怎樣得到可靠的和在市場(chǎng)上可以買到的井下電源為下一代井下電子元件提供動(dòng)力源？盡管是*“時(shí)髦”井底鉆具組合，若沒(méi)有充足和可靠的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，對(duì)鉆具承包商也是沒(méi)有幫助的。井下電池制造商也在尋找解決高溫問(wèn)題的方法。現(xiàn)在市場(chǎng)上出售的鋰電池的額定作業(yè)溫度到達(dá)392oF，但是它們會(huì)受到*低額定作業(yè)溫度的限制，高溫鋰電池可能無(wú)法在低溫下工作。例如，額定作業(yè)溫度為392oF的鋰電池，當(dāng)其在212oF溫度下作業(yè)時(shí)，其電池容量只有在392oF溫度下的一半，壽命也會(huì)減半。
　　頻繁地更換電池也會(huì)因無(wú)法保持密封而帶來(lái)問(wèn)題，因?yàn)殡娮庸ぞ邽楸３衷趬毫ο碌拿芊馐遣荒芙?jīng)常拆卸的。因此，使用同樣的電池，當(dāng)由在常溫下鉆進(jìn)轉(zhuǎn)為在392oF或更高的溫度下鉆進(jìn)時(shí)將大幅度降低電池的效率和壽命，從而增加了每安培-小時(shí)的成本。
　　美國(guó)能源部的Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和通用原子能研究所承擔(dān)了研發(fā)高溫電池的任務(wù)。*進(jìn)已生產(chǎn)出額定溫度高達(dá)482oF的電池樣品。另外，還研制出一種在有限電流荷載下可在77oF溫度下工作的電池，但因開(kāi)發(fā)成本問(wèn)題，還沒(méi)有考慮投入市場(chǎng)。
　　泥漿馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的渦輪發(fā)電機(jī)是一種可供選擇的電源。井下發(fā)電機(jī)并不像電池那樣受溫度窗口狹窄和功率密度變化等諸多條件的限制。*近，在美國(guó)能源部國(guó)家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的贊助下，Dexter Magnegic技術(shù)公司研制出能在溫度為482oF下運(yùn)轉(zhuǎn)的井下渦輪發(fā)電機(jī)。Dexter Magnegic技術(shù)公司已將額定溫度為300oF的渦輪發(fā)電機(jī)投入運(yùn)轉(zhuǎn)并將命名為UnderCurrent。UnderCurrent能為井下工具提供3相交流電，其額定運(yùn)轉(zhuǎn)溫度為437oF，發(fā)電機(jī)模塊安裝在43/4in鉆鋌內(nèi)，在437oF溫度下可發(fā)電200W。驅(qū)動(dòng)UnderCurrent所消耗水馬力不到總鉆井液水馬力的5%，但是發(fā)電機(jī)的制造成本較高。