مكونات الجهد العالي لأنظمة المسح الجيوفيزيائي، النفط والغاز

مكونات الجهد العالي لأنظمة المسح الجيوفيزيائي، النفط والغاز

الملخص

تتناول هذه المقالة مكونات الجهد العالي داخل نظام المسح الجيوفيزيائي للنفط والغاز: بنك مصادر المسح الزلزالي أو CSEM، والإلكترونيات الموجودة في قاع البئر، ووحدة التحكم السطحية. وتستنتج معادلات الطاقة المخزنة والتموجات التي تحدد حجم مكثفات المصدر، وتشرح متطلبات درجة الحرارة والاهتزاز في بيئة قاع البئر، وتعرض المشكلات الميدانية التي أبلغت عنها فرق المسح، وتختتم بحالة تم فيها تقليل التذبذب بين النبضات وتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء لفريق مسح زلزالي ثنائي الأبعاد من خلال إعادة تصميم بنك المصادر.

1. سياق التطبيق: تحدد نبضة المصدر نطاق المسح

تعتمد تقنية المسح الجيوفيزيائي النشط على حقن إشارة معروفة في باطن الأرض وتسجيل الاستجابة. يقوم نظام المسح الكهرومغناطيسي ذو المصدر المتحكم به (CSEM) بتمرير تيار عالي الجهد إلى الأرض عبر هوائي، بينما يقوم نظام المسح الزلزالي بتشغيل مُهتز أو مصدر نبضي. في كلتا الحالتين، تتحدد جودة الاستجابة بجودة إشارة المصدر: فالنبضة الأكبر والأكثر نقاءً وقابلية للتكرار تعطي صورة أعمق وأوضح. وتُعدّ مجموعة المكثفات عالية الجهد مخزن الطاقة الذي يُشكّل تلك النبضة.

طاقة الطلقة هي ناتج سعة البنك ومربع جهد الشحنة، وهي تحدد سعة الإشارة التي تخترق باطن الأرض:

يتم شحن البطارية من مولد السطح عبر مقوم، ويضيف التموج الموجود على شكل موجة الشحن ارتعاشًا من لقطة إلى أخرى إذا لم يتم ترشيحه:

2. المتطلبات الفنية

2.1 قابلية التكرار من لقطة إلى أخرى. يفترض برنامج الانعكاس أن كل لقطة متطابقة؛ فإذا انحرف جهد شحن بنك المكثفات بين اللقطات، تتشوه الإشارة المتراكمة وتنخفض دقتها. يجب أن يحافظ بنك المكثفات على قيمته، ويجب أن يحافظ مصدر الشحن على نقطة الضبط الخاصة به عبر سلسلة اللقطات.

2.2 تصنيف درجة الحرارة في قاع البئر. قد تبقى أداة الحفر في درجة حرارة تتراوح بين 125 و175 درجة مئوية لساعات بينما تستمر الأجهزة الإلكترونية في القياس؛ ويجب أن تحافظ مكثفات القرص في مرشحات الأداة على قيمتها عند هذه الدرجة، وليس عند درجة حرارة السطح المحيطة. وتحدد فئة العازل الكهربائي مقدار الانحراف.

2.3 الاهتزاز والطين على جانب المصدر. تهتز شاحنة المصدر مع كل لقطة، ويتسرب الغبار والطين من مسار المسح البعيد إلى كل وصلة غير محكمة الإغلاق. يجب أن تتحمل مجموعة المقومات والفاصل الإجهاد الميكانيكي وتلوث السطح.

2.4 الطاقة لكل طلقة ودورة التشغيل. يُطلق المصدر آلاف الطلقات يوميًا؛ ويجب على بنك الطاقة ومقاوم التفريغ امتصاص طاقة النبضات دون ارتفاع درجة حرارتهما. وتتناسب الميزانية الحرارية طرديًا مع معدل التكرار.

الشكل 1 - يقوم بنك المصدر بتشكيل القذف على السطح؛ تقوم أداة الحفر السفلية بتصفية عوائد الميكروفولت عند 150 درجة مئوية وما فوق.

3. نقاط ضعف المهندسين (ملاحظات ميدانية)

4. مقارنة المكونات لأغراض المسح

كيفية استخدام هذه المقارنة. في الاختبارات الميدانية، لا تُقاس جودة القطعة إلا بأصعب ساعات تشغيلها: يجب أن يثبت جهد الشحن عند الظهيرة، وأن تثبت الأداة عند درجة حرارة 150 درجة مئوية، وأن يثبت مقسم الجهد بعد عبور الطين. يتم اختيار القطعة المؤهلة بناءً على أدائها العام، وليس على بياناتها الفنية فقط.

5. الاختيار وحل HVC

6. دراسة حالة هندسية (مرجع)

قام فريق مسح زلزالي ثنائي الأبعاد بتشغيل مصدر اهتزازي زلزالي، حيث انحرفت سعة نبضاته خلال اليوم، مما أجبر المعالج على حذف تسجيلات منتصف النهار. وتبين أن الانحراف ناتج عن مرشح شحن انخفضت سعته مع ارتفاع درجة حرارة الشاحنة. أعاد الفريق تحديد مواصفات مجموعة المكثفات والمرشح باستخدام عازل من الفئة الأولى ومقسم مغلق. المقارنة على مدار موسم ميداني واحد:

في المسح الجيوفيزيائي، لا يُعد بنك الجهد العالي مصدرًا للطاقة، بل هو مصدر الإشارة التي يُبنى عليها المسح بأكمله. يتم تحديد حجمه بناءً على طاقة التفجير، وتقييم الأجزاء الموجودة في قاع البئر، وإحكام إغلاق سلسلة التحكم في الحقل، وبذلك يسجل الطاقم بيانات تصمد أمام شمس الظهيرة.

7. اعتبارات التصميم

• حجم الطاقة الناتجة عن التسديدة: E = ½CV² يحدد البنك للاختراق المطلوب، ثم تحقق من معدل تكرار الحرارة.
• التأهل عند درجة حرارة الأداة: يتم اختبار الأجزاء الموجودة في قاع البئر عند درجة حرارة 150 درجة مئوية، وليس عند درجة حرارة السطح المحيطة.
• تصميم مناسب للوحل: أجسام محكمة الإغلاق، ومحطات طرفية لولبية، وسعة زحف مخفضة لبيئة شاحنة المصدر.

قائمة التحقق من الصحة

1. قم بقياس انحراف سعة الطلقة على مدار يوم كامل في دورة العمل الميدانية.
2. قم بنقع إلكترونيات أداة الحفر في درجة حرارة 150 درجة مئوية وتحقق من انحراف قيمة المرشح.
3. قم بتشغيل جهاز تقسيم الجهد من خلال دورة من الطين والاهتزاز وتأكد من أن قراءة kV تبقى ضمن النطاق المسموح به.
4. أطلق 1,000 طلقة وسجل جهد الشحن ودرجة حرارة البطارية وشكل النبضة.

8. المراجع

1. [1] دبليو إم تيلفورد، إل بي جيلدارت، آر إي شريف، الجيوفيزياء التطبيقية، الطبعة الثانية، مطبعة جامعة كامبريدج، 1990.
2. [2] جيه إم رينولدز، مقدمة في الجيوفيزياء التطبيقية والبيئية، الطبعة الثانية، وايلي-بلاك ويل، 2011.
3. [3] IEC 60384-1، المكثفات الثابتة للاستخدام في المعدات الإلكترونية - الجزء 1: المواصفات العامةاللجنة الكهروتقنية الدولية، 2018.
4. [4] 陈景亮、姚学玲、孙伟,《高电压试验技术》(تقنية اختبار الجهد العالي)، 西安交通大学出版社 (مطبعة جامعة شيان جياوتونغ)، 2013. (دراسة أكاديمية صينية)
5. [5] شركة موراتا للتصنيع، مكثفات سيراميكية عالية الجهددليل التطبيقموراتا، 2019. (مجموعة بيانات العلامة التجارية)
6. [6] إم إس نايدو، في. كاماراجو، هندسة الجهد العالي، الطبعة الخامسة، ماكجرو هيل للتعليم، 2013.

صفحات منتجات HVC ذات الصلة: مرجعية المكثف.