Длительное время автономное электропитание телеметрических и геофизических систем основывалось на применении первичных литий-тионилхлоридных батарей. Несмотря на высокую энергоёмкость и работоспособность при экстремальных температурах, данный подход сопровождается высокой стоимостью каждого цикла эксплуатации, повышенными рисками при обращении, сложной логистикой и утилизацией, а также зависимостью от ограниченного круга зарубежных производителей.
Помимо вышеперечисленных факторов батареи из первичных элементов фактически являются расходным материалом при бурении скважин. Стремление сервисных компаний сократить издержки по данной статье затрат является экономически обоснованным. Также отработанные первичные батареи относятся к отходам 9 класса опасности и подлежат обязательной переработке, что увеличивает затраты на их транспортировку, хранение и утилизацию.
Подход НПО «Свободная Энергия»
В рамках проекта были проведены многолетние исследования и комплексные испытания химических источников тока различных систем. Оценка проводилась по ключевым эксплуатационным критериям: ёмкости, термостойкости, безопасности, устойчивости к механическим воздействиям и доступности элементной базы. Испытания включали ресурсные, температурные и механические нагрузки, характерные для реальных условий бурения.
Технологическое решение
По совокупности результатов оптимальное сочетание характеристик было достигнуто на основе литий-железофосфатной (LiFePO₄) технологии. Разработанные аккумуляторные батареи обеспечивают работу при температурах до +100 °C, что соответствует большинству условий бурения и геофизических исследований. Уровень ёмкости 50–60 % от литий-тионилхлоридных батарей может соответствовать требованиям потребления энергии для большинства работ в зависимости от условий бурения (температура и глубина).
Испытания подтвердили высокую устойчивость батарей к ударным и вибрационным нагрузкам. Разрушительные тесты показали отсутствие взрыва и возгорания элементов, что существенно снижает эксплуатационные риски и упрощает требования к транспортировке, хранению и утилизации.
Ресурс аккумуляторных батарей достигает 10 000 часов работы в зависимости от температурного режима, что формирует кратное снижение совокупной стоимости владения по сравнению с одноразовыми источниками питания.
Было — стало: переход к аккумуляторным технологиям
Итог
Разработка НПО «Свободная Энергия» подтверждает возможность промышленного применения аккумуляторных технологий в системах буровой телеметрии и каротажного оборудования как практической альтернативы первичным литий-тионилхлоридным батареям. Решение обеспечивает повышение уровня безопасности и снижение совокупных эксплуатационных затрат. В настоящее время аккумуляторные батареи серийно изготавливаются и поставляются заказчикам, а также эксплуатируются в составе телеметрических и геофизических систем в реальных производственных условиях.
