وعده کوانتومی برای ارزیابی زیر سطحی

صنعت نفت و گاز مدت ها به اندازه گیری های الکترومغناطیسی، هسته ای و صوتی برای مشخص کردن شکل گیری های زیر سطح متکی است، این ابزار های سنتی به خوبی وارد می شوند، در حالی که موثر است، محدودیت های فیزیکی اساسی دارند - به ویژه در کم عمق بودن، تورم بالا یا محیط های پیچیده مارمولک، که از پدیده های مکانیکی کوانتومی مانند ابرفرایند و درهم تنیده شدن بهره می برند، یک حساسیت گام به تغییر عمیق و داده های عمیق، و مسدود کردن داده های عمیق، و مسدود کننده می تواند داده های عمیق را از داده های عمیق باز کند.

برخلاف سنسورهای کلاسیک که جریان های الکتریکی، ولتاژها یا سیگنال های نوری را اندازه گیری می کنند، سنسورهای کوانتومی تعامل بین یک سیستم کوانتومی را بررسی می کنند (به عنوان مثال، چرخش اتمی، حلقه ابررسانی یا نقص الماس) و یک میدان دقت خارجی به آنها اجازه می دهد تا تغییرات در میدان مغناطیسی، شیب های گرانش، دما و فشار با یک سیتا که می تواند از طریق تولید یک حفره ی بسیار ارزشمند، و به خوبی اطلاعات، که می تواند به معنای آن باشد، تشخیص دهد.

ویژگی های کلیدی Quantum Sensing Modalities

چندین سیستم عامل سنسور کوانتومی برای استقرار ضعیف مورد بررسی قرار می گیرند:

  • مراکز واکسیناسیون نیتروژن (NV) در الماس: این نقص های مقیاس اتمی می توانند میدان مغناطیسی را با حساسیت نانوتلا در دمای اتاق، حتی در شرایط سخت حرارتی و فشار یک سوراخ اندازه گیری کنند.
  • دستگاه های مداخله کوانتومی ابررسانی (SQUIDs): SQUID های با دمای پایین حساسیت شدید به شار مغناطیسی را ارائه می دهند و برای بررسی های مغناطیسی و رزونانس مغناطیسی هسته ای (NMR) استفاده شده است.
  • مغناطیس مغناطیسی Atomicometers: مقیاس تراشه مغناطیسی بر اساس سلول های بخار قلیایی می تواند بدون cryogenics رقابت کند، و آنها را برای ابزارهای سیم و LWD (در حالی که در حال چرخش) عملی تر کند.
  • تداخل سنج در داخلوم: این دستگاه ها شتاب گرانشی را با حساسیت به چند میکروGal اندازه گیری می کنند، و نظرسنجی های گرانش با وضوح بالا را قادر می سازد تا تغییرات چگالی را در سراسر یک مخزن نشان دهند.

هر پلتفرم دارای معاملات به اندازه، دمای عملیاتی، تحمل لرزش و مصرف انرژی است - عواملی که دیکته می کنند که می توانند به یک ابزار مستقل ورود کنند یا یک یقه مته.

مزایای بیش از سنسور های کلاسیک و مدرن

مزیت اصلی سنسور کوانتومی نسبت سیگنال به نویز است. سنسورهای کلاسیک توسط نویز جانسون-Nyquist نویز، نویز شات و حرکت حرارتی محدود می شوند. سنسورهای کوانتومی، هنگامی که در حد کوانتومی استاندارد عمل می کنند، می توانند سیگنال به طور متوسط در طول زمان برای کاهش صدا بیشتر موثر باشد.

بازخورد داده های زمان واقعی در طول حفاری یکی دیگر از مزایای است.به عنوان مثال، یک سنسور رزانس مغناطیسی کوانتومی می تواند اشباع هیدروکربن را شناسایی کند در حالی که این بیت هنوز برش است، به اپراتورهای اجازه می دهد تا به بهترین مناطق تولیدی بدون سفر برای ورود به سیستم جداگانه حرکت کنند.این زمان سخت، آسیب های تشکیل و رد پای محیط زیست را کاهش می دهد.

محیط زیست و مفاهیم اقتصادی

کاهش دقیق تر مناطق پرداخت از طریق ورود کوانتومی می تواند تعداد چاه های آپاراتال مورد نیاز، کاهش هزینه های اکتشاف و اختلال سطح را کاهش دهد.در زمینه های بالغ، بررسی های گرانش زمان با استفاده از تداخل سنج های اتم می تواند مایعات را نظارت کند، کمک به بهینه سازی آب و یا تزریق CO2 با حداقل مداخله.

برنامه های خاص در Well loging

Resonance log

NMR log یک تکنیک استاندارد برای اندازه گیری منافذ، توزیع اندازه منافذ و تایپ مایع است، با این حال، ابزارهای NMR معمولی از آهنرباهای دائمی استفاده می کنند که یک گرادینت استاتیک تولید می کنند، حجم بازجویی را محدود می کنند و نیاز به قدرت قابل توجهی دارند. سنسورهای کوانتومی می توانند بدون میدان یا فوق العاده پایین NMR را فعال کنند، جایی که میدان استاتیک میدان زمین یا پایین تر است. [۱] این ابزار تشخیص شیمیایی در گزارش های تجزیه و تجزیه و تحلیل های شیمیایی نشان داده شده در نمونه های شیمیایی.

جاذبه و گرانش GRadiometry

نظرسنجی های گرانش برای دهه ها برای دفع تله های ساختاری و گنبد های نمک استفاده شده است.[۱] تداخل سنج های Atom در حال حاضر اندازه گیری های شیبی با حساسیت ۱ Eötvös یا بهتر، تشخیص نمونه اولیه چگالی ظریف ایجاد شده توسط کلاه های گاز، تماس های آب نفت و یا شبکه های شکستگی را ارائه می دهند.

دانلود بازی High-Resolution Magnetotellurics

مغناطیس (MT) صدا از میدان های الکترومغناطیسی طبیعی برای نقشه برداری ساختارهای مقاومت استفاده می کند. SQUID مبتنی بر گیرنده های MT برای چندین سال استفاده شده است، اما آهنربایهای اتمی جدید در مقیاس تراشه می توانند هزینه و اندازه آرایه های MT را برای تصویربرداری در مقیاس حوضه کاهش دهند.

کاهش دما و فشار

سنسورهای دمای کوانتومی بر اساس مراکز NV یا SiC (مشارکت هیدروکون) مراکز تخلیه می توانند دمای را با دقت میلیکلوین اندازه گیری کنند، حتی در فشارهای بالا که در DTS (حساسیت دما توزیع شده) نصب شده اند، می توانند کمک های منطقه تولید را در سنسورهای فشار چندجانبه بر اساس سلول های اتمی پمپ نوری نیز برای اندازه گیری دائمی توسعه داده شوند و اندازه گیری های بدون حرکت را در طول سال ها حل کنند.

چالش های اتخاذ گسترده

هزینه و پیچیدگی

سنسورهای کوانتومی برای تولید گران هستند. سنسورهای NV-diamond نیاز به الماس مصنوعی با کیفیت بالا با غلظت های نقص مهندسی دارند. مغناطیس اتمی نیاز به سلول های بخار مینیاتوری و سیستم های لیزر دارد که باید 175 درجه سانتیگراد و 20 هزار بار شوک پسیو را زنده نگه دارند. منحنی یادگیری برای تولید این ابزارها در مقیاس بسیار زیاد است.

ارتعاشات و سر و صدا

در طول حفاری، ارتعاشات جانبی و لغزش چوب می توانند شتاب بیش از 10 سنسور کوانتومی را بر اساس تداخل اتم یا تداخل متقابل Ramsey به ویژه به ارتعاشات حساس هستند. محققان در حال بررسی سیستم های هیبریدی هستند که دو برابر با فرکانس های میدان کوانتومی با آنهایی که کوانتومی برای کاهش نویز، اما این اضافه هزینه و پیچیدگی انتشار در [LT0: [Phys] پردازش های محاسباتی کلیدی بازخورد می تواند جزئیات گام های کاربردی را تثبیت کند.

مطالبات Cryogenic

SQUID ها نیاز به خنک کننده هلیوم مایع دارند در حالی که cryostats می تواند به مینیاتور شود، آنها اضافه وزن قابل توجهی و نیاز به بازسازی دوره ای، که برای اجرای طولانی سیم کشی یا LWD غیر عملی است، فشار به سمت ابررسانان با درجه حرارت بالا و خنک کننده های بدون پالس بدون گریه امیدوار کننده است، اما این سیستم ها هنوز در محیط های کنتراست قوی اثبات نشده است، و در اتاق های کنتراست قوی، و در آنها کار می کنند.

ادغام داده ها

داده های log کوانتومی باید با اشعه گاما معمولی، مقاومت و log های نوترونی ترکیب شوند تا مدل های سازگار Petro Physical بسازند. این صنعت فاقد جریان های کاری استاندارد برای پردازش اندازه گیری های کوانتومی است.

تحقیق و توسعه Tradirecty

پروژه های متعدد در سراسر جهان در حال اجرا هستند. وزارت انرژی ایالات متحده بودجه QUANTUM پروژه (Quantum Unمتعارف فناوری دارایی و اندازه گیری)، که بر روی طرح های NMR عمده NV-diamond تمرکز دارد، در اروپا، Quantum Flagship [FLT3 تلاش برای استقرار سنسورهای گرانش اتمی و اکتشافات کربن] مانند ارائه دهندگان عمده هوا و خدمات اکتشافی هوابر کربن (در حال حاضر.

جدول زمانی استقرار تجاری در پنج تا ده سال برای برنامه های کاربردی طاقچه (به عنوان مثال، ثبت جاذبه با وضوح بالا در استان های نمک) و ده تا پانزده سال برای پذیرش گسترده در سراسر سوئیت های ورود به سیستم های ورودی تخمین زده می شود، زیرا مقیاس های تولیدی و انزوای ارتعاش بالغ می شود، انتظار می رود که هزینه هر سنسور با یک سفارش از اندازه، مانند مسیر فیبر-وزوسکوپی کاهش یابد.

نتیجه گیری

سنسورهای کوانتومی یک فانتزی دور نیستند – آنها نزدیک به درک زمینه برای برنامه های خاص به خوبی ورود می باشند. حساسیت برتر آنها به میدان مغناطیسی، گرانش و دما به اپراتورهای اجازه می دهد تا جزئیات دقیق تر از زیر سطح را ببینند، عدم اطمینان حفاری را کاهش دهند و تاثیر زیست محیطی پایین تر را در هزینه، ناهموار بودن و باقی بمانند، سرعت توسعه در هر دو دانشگاه و صنعت نشان می دهد که ابزارهای دانش اولیه می توانند برای شرکت های کارآمد، و کارآمد، سرمایه گذاری کنند.