הפוטנציאל של חיישן קוונטי בדור הבא של כלים טובים

ההבטחה של Quantum Sensing for Subsurface Assessment

תעשיית הנפט והגז הסתמך הרבה על מדידות אלקטרומגנטיות, גרעיניות ואקוסטיות כדי לאפיין היווצרות תת-קרקעיות.כלים אלה סטנדרטיים היטב, תוך יעילות, יש מגבלות פיזיות בסיסיות – במיוחד בפול-פול-פולוזיות, גבוהות-שלמיות, או סביבות ליתולוגיות מורכבות.

בניגוד לחיישנים קלאסיים המדורגים זרמים חשמליים, מתחים או אותות אופטיים, חיישני הקוונטים בודקים את האינטראקציה בין מערכת קוונטית (למשל, ספין אטומי, לולאה על-ידי מוליכים-על, או פגם יהלום) לבין שדה חיצוני.זה מאפשר להם לזהות שינויים בתחומים מגנטיים, ⁇ כבידה, טמפרטורה ולחץ עם אי-דיוקים שיכולים לעלות על גבולות קלאסיים על-ידי סדרים של גודל.

המונחים: key Quantum Sensing Modalities

כמה פלטפורמות חיישן קוונטי נחקרות עבור פריסת חור:

לכל פלטפורמה יש עצירות סחר בגודל, טמפרטורה הפעלה, סובלנות רטט וצריכת חשמל - מספק אשר צו אשר ניתן לשלב לתוך כלי חסימה עומד או צווארון קידוח.

יתרונות מעל חיישנים מצוינים

היתרון העיקרי של חיישני הקוונטים הוא יחס אות-ל-אין. חיישנים קלאסיים מוגבלים על ידי רעש ג'ונסון-ניקוויסט, רעש יריה וסחף תרמי. חיישנים קוונטיים, כאשר מופעלים במגבלת הקוונטים הסטנדרטית, יכולים ממוצע אות לאורך זמן כדי להפחית רעש ביעילות רבה יותר.מכשירים כגון NV-diamond מגנטים ניתן להפעיל באופן רציף בטמפרטורות מעל 200 מעלות צלזיוס, אשר מכסה את רוב הייצור היטב.

משוב נתונים בזמן אמת במהלך קידוח הוא יתרון נוסף.לדוגמה, חיישן מגנטי קוונטי-המוכר יכול לזהות משקעים פחמימנים בעוד החלק עדיין חיתוך, המאפשר למפעילים לנווט את הטוב לתוך האזורים פרודוקטיביים ביותר מבלי לצאת החוצה עבור ריצות נפרדות.זה מקטין את זמן השקיה, יצירת נזק, וטביעת רגל סביבתית.

השלכות סביבתיות וכלכליות

יותר מדויק של קביעת אזורי תשלום באמצעות חסימה קוונטית יכול להפחית את מספר הנאות ההערכות הדרושות, חיתוך עלויות חיפוש והפרעה פני השטח. בתחומים בוגרים, סקרי כבידה של הזמן באמצעות אינטרפרמטרים אטום יכול לפקח על עקירה נוזלית, עוזר אופטימיזציה של מים או CO2 עם התערבות מינימלית.

יישומים ספציפיים ב- Well Logging

חידוש מגנטי לגישור

NMR logging היא טכניקה סטנדרטית למדידת הנפיחות, חלוקת גודל גודל, ועיבוד נוזל.עם זאת, כלים NMR קונבנציונליים להשתמש מגנטים קבועים המייצרים שדה סטטי, הגבלת נפח החקירה ונדרש כוח משמעותי. חיישנים קוונטיים יכולים לאפשר אפס שדה או אולטרה-נמוך NMR, שבו השדה הסטטי הוא שדה כדור הארץ או נמוך יותר.זה מאפשר חדירה עמוקה יותר ולהפחית כלי ניתוח טבע ב-FDia: 1.

« התעלות וגביע Gradiometry

סקרי Gravity שימשו במשך עשרות שנים כדי להפר מלכודות מבניות ומלח domes. Atom interferometers עכשיו לספק מדידות ⁇ כוח הכבידה עם רגישות של 1 Eötvös או טוב יותר, המאפשר זיהוי של סטיות צפיפות עדינות הנגרמות על ידי קפי גז, מגעי שמן מים שמן, או רשתות שבר.מבחן שדה לאחרונה על ידי FLTSPE (Onero)Fal) מראה כיפתים מודל כפול יכול להבחין בין גלן למעבדה 1 למעבדה הוא מסוגל להבחין בין דגם 1 למעבדה 1 סגסוגת רדיו, או כבל.

High-Resolution מגנטיוולריקס

מגנטיווללוריק (MT) קולינג משתמש בתחומים אלקטרומגנטיים טבעיים כדי למפות מבנים התנגדות. מקלטי MT מבוססי SQUID שימשו כבר שנים רבות, אבל מגנטים אטומיים בקנה מידה שבב חדש יכול להוריד את העלות ואת הגודל של מערך MT עבור הדמיה בקנה מידה גדול. Downhole קוונטי מגנטים מגנטים גם לשפר את ההחלטה של ריכוז EM-source מבוקר, במיוחד בהתנהגויות שבו קוגניל קונבנציונלי לאבד אותות.

טמפרטורה של חרטה ולחץ

חיישני טמפרטורה קוונטיים המבוססים על מרכזי NV או SiC (מרכזי אופניים של אבן) ומרכזי קיבולת יכולים למדוד טמפרטורה עם דיוק מילימטריווין, גם בלחץ גבוה.כאשר הם פרוסים ב DTS (החלקה טמפרטורה חישה), הם יכולים לפתור תרומות אזור הייצור בבארות מרובות-צדדיות. חיישנים הלחץ המבוססים על תאים אטומיים מוכואבים אופטיים מפותחים גם עבור מדדים קבועים, המציעים ללא הפסקות לאורך שנים.

אתגרים לאימוץ נרחב

עלויות ומורכבות

חיישני הקוונטים נשארים יקרים לייצור חיישנים NV-diamond דורשים יהלום סינתטי באיכות גבוהה עם ריכוזי פגם מהונדסים.מגנטים אטומיים זקוקים לתאי אדפור זעירה ומערכות לייזר שחייבות לשרוד 175 מעלות צלזיוס ו-20,000 עומסי הלם. עקומת הלמידה לייצור מכשירים אלה בקנה מידה הוא תלולה.

« « ו- Noise

במהלך קידוח, רטטים מאוחרים ו- Stick-slip יכולים לייצר האצות מעל 10 חיישנים קוונטיים המבוססים על אינטרפרומטריה או Ramsey הם רגישים במיוחד לטטראט.חוקרים חוקרים חוקרים חוקרים חוקרים חוקרים בודקים מערכות היברידיות שצמדות ק"מ קלאסי עם אלה קוונטיים כדי subtract רטט רעש, אבל זה מוסיף עלות ומורכבות.

דרישות Cryogenic

SQUIDs דורשים קירור helium נוזלי.בעוד Cryostats יכול להיות מקטן, הם מוסיפים משקל משמעותי ודורשים תיקון תקופתי, אשר הוא לא מעשי עבור ריצות חוט ארוך או LWD. דחיפה לעבר מוליכי סופר-טמפרטורה גבוהים ו Cryogen-free הדופק-tubes הוא מבטיח, אבל מערכות אלה עדיין לא הוכחו אמין בתוך מרכזי NVhole, לפעול בניגוד לחדר, נותן יותר חזק.

אינטגרציה נתונים

נתונים של יומן קוונטי יהיה צריך להיות משולב עם gamma-ray קונבנציונלי, התנגדות, ו יומני נויטרונים לבנות מודלים פטרופיאליים עקביים.התעשייה חסרה זרימת עבודה סטנדרטית לעיבוד המדידות הקוונטיות. אלגוריתמים חדשים ותוכנות פרשנות פטרופיאלית חייבים לפתח, סביר בשותפות עם חברות שירות.

מחקר ופיתוח Trajectory

פרויקטים רבים נמצאים תחת הדרך העולמית.משרד האנרגיה האמריקאי מימן את פרויקט FLT:0 (Quan Unconventional Asset Technology Understanding andment), המתמקד ב- NV-diamond NMR logging באירופה, FLT:2Quanan FlagshipFLT 3 כולל מאמצים לפרוס כוח הכבידה גיאוגרפיק עבור חיישנים כפולים ו-Straberger שירות כגון:2Qumsams) אשר הגישו על ידי חברת פיתוח של חברת פיתוח של חברת התקליטים של חברת התקליטים, כגון:2QB.

ציר הזמן של פריסה מסחרית מוערך בחמש עד עשר שנים עבור יישומים נישה (למשל, רזולוציה גבוהה של כוח הכבידה בתחנות מלח) ועשר עד חמש עשרה שנים לאימוץ רחב על פני סוויטות כניסה. כמו בקנה מידה ייצור וגידול רטט, עלות חיישן צפוי לרדת על ידי סדר גודל, בדומה לטרפירת סיבים אופטיים-רגיקוסקופים.

מסקנה

חיישני הקוונטים אינם פנטזיה מרוחקת – הם קרובים למוכנות שדה עבור יישומים מסוימים היטב לרישום היטב. הרגישות הגבוהה ביותר שלהם לשדות מגנטיים, כוח הכבידה וטמפרטורה תאפשר למפעילים לראות פרטים יפים יותר של תת-קרקעית, להפחית את אי הוודאות של קידוח, והשפעה סביבתית נמוכה יותר.בעוד אתגרים בעלות, פיגור ואינטגרציה יישארו, קצב ההתפתחות הן באקדמיה והן מציע כי אמצעי אחסון קוונטיים יכולים להיות יעילים מוקדם יותר, עבור חברות מוכנות, כדי להציע יעילות תפעולית, ושגשוג מוקדם של חברות.