用于井下监测的马达和传感器必须能够承受极端的温度、压力和振动

能量。这是每个人的口头语。石油实际上是经济的燃料，今天的石油钻探是一个复杂的过程，以最大限度地提高效率和优化结果。油井的深度可达数万英尺，温度的上升往往远超工业环境。运动控制在这个市场中扮演着重要的角色;让我们仔细看看。

在典型的井中，通过岩石旋转钻石钻头。粘土，水和化学物质的混合物被泵入孔中，以冷却钻头并携带碎屑;在那里，在再循环之前过滤泥浆。在过去，钻孔严格垂直;没有更多 - 今天的孔可以根据需要横向移动，以更好地接入地下含油结构。钻孔（MWD）追踪钻井过程的物理特性，监控钻孔间距，直线度等。钻孔（LWD）的日志记录提供有关通过，跟踪岩石类型，地质形成以及天然气，水，油和其他类型材料的存在的介质的数据。

在一个常见的MWD / LWD方法中，工具呼叫脉冲脉冲通过钻孔中的泥浆发送局部压力，从而改变了波的特性。在表面上，可以分析波属性的变化以产生下面的材料的数据。通过伺服电动机驱动的阀门在钻头的水平下产生压力波，该阀门打开和接近间歇地阻挡并承认泥浆。

环境呈现出一个奇异的挑战。在地球表面下方10,000或20,000英尺的水平，温度可以将悬停在200°C附近。钻井过程本身产生大量，持续的冲击和振动和压力水平。添加到这一严格的可靠性和寿命要求，您已经进行了严重的工程挑战。

加热
热管理始终是在工程中的考虑因素，但它在井下应用中进入黑桃。设计电机以典型的工业最大值为85°C的最大值是一个远远哭泣，从设计一个到150到200℃的C.“他们深入钻探，他们期待更加可靠，他们”将MOTORS纳入他们过去没有真正投入的条件下，“北Kimco Magnetics（加利福尼亚州Vista）的高级应用工程师，高级应用工程师，高级应用工程师沃尔特史密斯（Vista），为脉冲丝器提供伺服电机。“在行业中总是推动，以获得更高更高的温度能力。”这种温度限制了技术的选择，特别是对电子的挑战。史密斯说，采取的最好的方法取决于你与谁交谈。“一些思想的学校觉得你应该把这些部件暴露在那些温度下，而其他人则觉得从这些温度下隔离组件是最好的方法。”

热管理从设计层面开始，通过组件的选择。例如，BEI Kimco团队避免使用霍尔传感器进行换向，更倾向于使用解析器而不是编码器进行反馈。在选择粘合剂、清漆和润滑剂时，必须考虑其在高温环境中的耐受性。这不是热导率的问题，而是坚固性的问题，即材料与基材保持粘结的能力。从好的方面看，适当的涂清漆有助于热传导。磁体材料的选择还必须考虑到高温稳定性;通常使用稀土磁铁，避免使用钕。

说到传热，一个热管理机制是解决不同问题的副产品。除了热之外，脉冲发生器还暴露在来自环境的巨大压力下。为了帮助平衡压力，元件浸入油中。这种方法有助于稳定温度，因为油的大量热质量起到了散热器的作用。当然，油的浸泡又增加了另一层的复杂性——粘合磁铁的环氧粘合剂必须是不会在油中分解的。

效率一直是个问题;电机的效率越高，产生的热量就越少，需要清除的热量也就越少。BEI Kimco的工程师Bruce Du说:“为了提高效率，需要考虑电机的功率密度。“更高的功率密度可以减小电机的尺寸，这在这种应用中非常重要。”

Smith说:“大多数电缆工具基本上都是跟随钻头的。“它们通常必须能装进直径约1.5英寸的容器里。显然，事情越小，就越困难。”

为应用程序适当地调整电机的大小可以起到平衡作用。对于一个低效率的电机，更大的尺寸可能仍然会产生热量，但它的热阻(deg C/W)会更低。一个更小，效率更高的电机将呈现一个更大的热阻。在这里，周围的油的热下沉能力提供了一个显著的优势，降低了这个值。

毫不奇怪，绝缘也是一个因素。通常，电动机倾向于在具有较低电流的较高电压下操作，因此需要适当地设计绝缘。“电压越高，电流越低，您需要通过长线。这将减少沿线的阻力损失并提高整体效率，“杜说。“具有更高的电压，您必须特别注意电机保温系统，确保电影介电，电机在油状况下足够强劲。”

只是令人震惊
井下环境可以充满冲击和振动。一些工具独立于钻孔;其他人附着在钻头上。“温度和冲击和振动的挑战肯定是我们在正常应用中没有看到的东西，”北邓肯电子（加利福尼亚州欧文省）的业务开发经理John Pindroh说，该商业发展经理（Irvine），生产用于地层测井传感器的电位器件这必须在高达300℃的温度下运行，“钻头上的探头”显然会看到很多震荡和振动。我们有导电塑料和接触材料的组合，以帮助我们忍受那些。在这两种情况下，温度都非常高。我们拥有一个相当独特的材料混合，使我们能够容忍这些温度为无限的时间。“

这就带来了寿命和可靠性的问题。对于任何工业应用来说，停工期都是一件令人讨厌的事情，但在石油钻井的情况下，通常会达到数英里的深度，工具故障是绝对不能容忍的。产品保修期约为一年，通常有严格的维护计划。在某些温度较高的作业中，用户宁愿在一次使用后丢弃设备，而不是在设备进入井下后冒出现问题的风险。BEI Kimco的全国销售经理杰里·布里顿说:“把它拉回来太贵了，他们不想冒失败的风险。”在所有情况下，生命周期都是设计团队最关心的问题。当然，与标准工业设备相比，工程时间和特殊材料可能会推动购买成本上升一个数量级甚至更高。

成本意识
那个成本怎么样？当石油截至2008年夏天的历史上涨时，井被关闭，因为石油恢复的成本超过了回报突然看起来更具吸引力。最近的经济压力可能会使油价下降到2006年的水平，但它们不太可能留在那里，特别是峰值油抛弃。石油公司必须漫长的景色。“现在我们还没有看到该行业的裁护，即使是最新的经济新闻，弧咨询小组的研究主任Craig Resnick说，即使是最新的经济新闻。（马萨诸塞州Dedham），研究总监Craig Resnick说。“这些公司正在继续投资。他们不能有令人沮丧的决策。他们不能说一天我们在，第二天我们出来了。他们必须设立愿景并向它看。“

由于成本问题而发展和搁置的工具再次被带到最前沿。“从成本的角度来看，它变得比过去多年来更加可行，”史密斯说。

即使在井下应用之外，运动控制的机会也在出现。越来越多的公司生产能源也在努力保存它。“这是运动控制发挥作用的地方，”Resnick说，指向在海上钻探平台上的泵和风扇上的使用变速驱动，以最大限度地减少电源使用量。“你能够节省三分之一的能量，即在海上平台上使用，使该平台可以更轻松地为其他功能提供能量。将变速驱动器应用于固定速度设备，提供节能，并且在许多情况下，提供六个月的ROI至一年。“

换句话说，石油和天然气行业有机会。然而，在有前途的市场中的常年危险可以是可能已经订阅了市场的大部分市场。许多运动控制行业正在关注石油和天然气部门，但如果他们尚未立足，他们应该是谁？“你确实有许多可以满足的全球供应商可以满足，例如，80％的可用应用程序，”Resnick说。“这是主要供应商不想建立利基产品。这就是企业家有机会在所有自动化空间中成长，并且当然在运动空间中，因为您可以拥有较小的运动控制公司，这些公司做得很好。“

整体思考似乎是，即使与太阳能和风电场的组合，石油市场也将留下来。因此，找出了贵公司的做法，找到一个不足的利基，并开发一个满足客户需求的解决方案。