量子センシングの妥当性について

石油およびガス産業は、電磁石、原子力、および音響測定に長距離の信頼を寄せ、表面的な形成を特徴付ける。これらの慣習的な井戸の記録用具は、有効である間、特に低気孔率、高サリニティ、または複雑なリトロジー環境で基本的な物理的限界を持っています。量子センサーは、量子機械現象をそのような重ね、そして絡み合いを悪用し、新しいデータから新しいデータを解放できる感度および決断のステップ changeを約束します。

電流、電圧、光信号を測定する古典的なセンサーとは異なり、量子センサーは量子システム(例えば、原子スピン、超伝導ループ、またはダイヤモンド欠陥)と外部フィールド間の相互作用をプローブします。これにより、それらは、数式順の注文によって古典的な限界を超えることができる、磁気フィールド、重力勾配、温度、および圧力の変化を検出することができます。よく記録されていると、すべての成形が、そのような精度と異なる変化を検証することができます。

重要な量子の検出のモーダリティ

いくつかの量子センサープラットフォームは、下穴の展開のために探しています。

  • ダイヤモンドの窒素空室(NV)センター:[]] これらの原子スケール欠陥は、室温のナノテスラ感度で磁場を測定することができます、過酷な熱と穴の圧力条件でも。
  • []超伝導量子干渉装置(SQUIDs):[[]])低温SQUIDは、磁気フラックスに極端な感度を提供し、磁気測定値と核磁気共鳴(NMR)ロギングに使用されています。
  • 原子磁石:[アルカリ蒸気セルに基づくチップスケール原子磁石は、低温なしでSQUIDを調達することができ、それらがよりワイヤーラインとLWD(ロギング・アンド・ドリル)ツールのためにより実用的になります。
  • []原子干渉計:[] これらのデバイスは、いくつかのマイクロゴールまで感度で視力加速を測定し、高解像重力調査を可能にし、貯水池全体に密度の変動をマップします。

各プラットフォームは、サイズ、動作温度、振動許容範囲、および消費電力のトレードオフを持っています。スタンドアローンロギングツールやドリルストリングカラーに統合できるファクタ。

古典的な井戸の記録センサー上の利点

量子センサーの主な利点は、信号対騒音比です。 古典的なセンサーは、ジョンソン・ニキスストの騒音、ショットノイズ、熱流出によって制限されています。 量子センサーは、標準量子制限で作動すると、騒音をより効率的に低減するために時間をかけて平均信号をすることができます。 NVダイヤモンドのマグノメータなどの機器は、200°C以上の温度で継続的に動作し、製造の大部分は井戸を覆います。

掘削中のリアルタイムのデータフィードバックは、別の利点です。例えば、量子対応磁気共鳴センサーは、ビットが切断中、炭化水素飽和を識別することができ、オペレータは別のログランのために外出することなく、最も生産的なゾーンに井戸を操縦することができます。これにより、リグの時間、形成損傷、および環境フットプリントが削減されます。

環境・経済への影響

量子のロギングによるペイゾーンのより正確な解読は、必要な鑑定井戸の数を減らすことができます, 探査コストと表面障害を切断. 成熟したフィールドで, 原子干渉計を使用して時間割重調査は、流体の変位を監視することができます, 最小限の介入で水流またはCO2注射を最適化するのに役立ちます. これらの利点は、業界における低炭素の動作と効率的な資源抽出のためのプッシュと一致します.

ウェル・ローギングの特定の適用

磁気共鳴のロギング

NMRロギングは、気孔率、気孔径分布、流体タイピングを測定するための標準的な技術です。しかし、従来のNMRツールは、静的フィールドグラデーションを生成し、間圧の量を制限し、重要な電力を必要とする恒久的な磁石を使用します。量子センサーはゼロフィールドまたは超低フィールドNMRを、静的フィールドが地球のフィールドまたは下にある場所で有効にすることができます。これにより、より深い浸透とツールの複雑性を低下させることができます。 [FLT] の研究者は、NMR[NMR]を[1] 測定する]を[1] 測定します。

重力および重力 Gravity Gradiometry

重力調査は、構造トラップと塩のドームを誘導するために10年間使用されてきました。原子干渉計は、重力勾配測定を1 Eötvös以上の感度で提供し、ガスキャップ、油水接触、またはフラクチャーネットワークによって引き起こされる微量密度異常の検出を可能にしました。 [SPE(OnePetro)によって最近のフィールドテストは、量子と分岐路の分布を区別することができることを示しました。

高分解能磁気測定器

磁気測定(MT)の鳴ることは抵抗構造を地図するために自然な電磁石の分野を使用します。SQUID ベースの MT の受信機は数年間使用されていましたが、新しい破片スケールの原子の磁石は基礎スケールのイメージ投射のための MT の配列の費用そしてサイズを下げることができます。 ダウンホールの量子のマグネトロメーターは制御された源 EM の記録の決断を、特に慣習的なコイルのアンテナが信号を失う伝導性の形成で改善します。

ダウンホールの温度および圧力

NVセンターまたはSiC(シリコンカーバイド)の空き容量センターに基づく量子温度センサは、高圧でもミリケルビン精度で温度を測定できます。DTS(分布温度センシング)配列に展開すると、多国間井戸における生産ゾーンの貢献を解決できます。光学ポンプ式アトミックセルに基づく圧力センサーは、永続的なダウンホールゲージにも開発され、長年にわたる漂流フリー測定が可能です。

広スプレッドの採用への挑戦

コストと複雑性

量子センサーは、高価なまま生成します。NVダイヤモンドセンサーは、設計された欠陥濃度で高品質の合成ダイヤモンドを必要とします。原子磁石計は、175°Cと20,000 psi衝撃荷重を生きなければならないミニチュア蒸気細胞とレーザーシステムが必要です。スケールでこれらの楽器を製造するための学習曲線は急性です。

振動および騒音

掘削中、横方向の振動とスティックスライディングは、原子干渉法に基づく量子センサーが10 gを超える加速を生成できます。原子干渉法またはラムシー干渉法に基づく量子センサーは、振動に特に敏感です。研究者は、量子と古典的な速度計を組み合わせて振動騒音を微分にし、コストと複雑性を追加します。]の出版物は、物理レビュー応用フィードバックをステップ制御するシステムに適応させることができる - 振動を安定化します。

低温学の条件

SQUIDsは液体ヘリウムの冷却を要求します。 クリオスタットは小型化することができるが、それらは重要な重量を加え、長いワイヤーライン操業かLWDのために実用的である周期的な補充を要求します。高温のスーパーコンダクターおよび無酸素の脈拍管クーラーへの押しは有望です、しかしこれらのシステムはまだdownhole環境で信頼できる証明しません。 NVの中心は対照的に、部屋の温度でそして上、それらに強い利点を与えます。

データ統合

Quantum ログデータは、従来の gamma 線、抵抗、および neutron ログと組み合わせて、一貫した petrophysical モデルを構築する必要があります。業界は量子測定を処理するための標準的なワークフローを欠いています。新しいバージョンアルゴリズムと石油物理解釈ソフトウェアは、サービス会社とパートナーシップを結ばなければならない。

研究開発の軌跡

複数のプロジェクトは、グローバルに展開しています。米国エネルギー省は、NV-diamond NMRロギングに焦点を当てた[QUANTUMプロジェクト(量子非条件資産技術理解と測定)を資金供給しました。ヨーロッパでは、[Quantum Flagship]]は、地熱および炭化水素サービス用の原子重力センサーをデプロイする取り組みを含みます。このようなSchrmermundleは、SumerumerumファイルとSumerumnbnbsperraftsを設計しています。

商用展開のタイムラインは、ニッチアプリケーション(例えば、塩州で高分解重力ロギング)とロギングスイートを横断する広範囲の採用のための10〜15年で推定されます。 製造規模と振動分離成熟として、センサーごとのコストは、光度の注文によって低下することが期待されます。

コンテンツ

Quantumセンサーは、特定の井戸のロギングアプリケーションのためのフィールド・レディスの近くにある遠いファンタシーではありません。 磁場、重力、温度に対する優れた感度は、オペレータがサブサーフェスの細かい詳細を見て、鋭い不確実性を減らし、環境への影響を下げることを可能にします。 コスト、険しさと統合の課題は、アカデミアと業界の発展のペースは、量子が有望なツールが、次の企業に報奨をもたらす可能性があることを示唆しています。