Бурению горизонтальных скважин

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Рис. 3.9

Рис. 3.10

На рис. 3.10 приведено возможное соотношение между маршировочными метками кривого переводника и измерительного прибора. Очевидно, что этот угол должен быть измерен до того, как узел спускается в скважину. Согласно правилам, это измерение выполняется так, как в случае, если смотреть вниз на верхнюю часть инструмента.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Высокая сторона

Как объяснялось ранее, для определения направления нужна контрольная точка. Это же справедливо для ориентации маркировочной метки. Можно измерить угол между магнитным севером и маркировочной меткой измерительного прибора или угол между маркировочной меткой измерительного прибора и высокой стороной ствола скважины; применяемая контрольная точка зависит от стабильности направления ствола скважины.

Рис. 3.11

В истинно - вертикальном стволе скважины нет направления ствола (и нет высокой стороны). Необходимо связывать ориентацию маркировочной метки

(ориентацию кривого переводника и, следовательно, долота) с магнитным севером. Теоретически, ствол с углом наклона имеет высокую сторону; однако, в

промысловых условиях вибрации и колебания часто трудно установить расположение высокой стороны с помощью акселерометров маятникового типа

(при низком угле наклона). Применение кривого переводника может внести еще большую путаницу. До тех пор, пока направление ствола не станет достаточно стабильным для того, чтобы обеспечить надежную контрольную точку, должна применяться магнитная ориентация маркировочной метки. При достижении скважиной определенного зенитного угла, направление стабилизируется, легче связать требуемые коррекции направления с высокой стороной ствола скважины:

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

градусы влево или вправо от высокой стороны. В стволах меньшего диаметра или при более твердых пластах это может быть возможно при очень низких углах наклона, например, 3 градуса.

связывается с градусами от магнитного севера и термины "вправо" или "влево"

никогда не используются (магнитные азимуты всегда вправо (по часовой стрелке)

от магнитного полюса).

После сборки КНБК маркировочные метки кривого переводника и измерительного прибора обычно не совпадают. Поэтому при ориентации необходимо учитывать эту разницу.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Рис. 2.2

Аспекты наведенного поля

Наведенное поле вызывает следующие изменения полного магнитного поля:

*Изменения столетнего цикла приблизительно 15 гамма/год -

слабоменяющиеся (слабый эффект)

*Суточные изменения порядка 30-40 гамма, (слабый эффект)

*Циклические "двенадцатилетний цикл" - слабоменяющиеся, (слабый эффект)

*Магнитные бури, в результате которых магнитное поле может изменяться на несколько сотен гамма - существенные изменения.

Собственное магнитное поле Земли простирается на расстояние от поверхности, превышающее ее радиус приблизительно в восемь раз. Район космического пространства, где магнитное поле Земли подвергается действию

"солнечного ветра", называется магнитопаузой. На этой "наветренной" стороне,

земная магнитосфера сжимается высокоэнергетичньми частицами солнечного ветра (см. рис. 2.3).

Эти частицы, движущиеся со скоростью 640 км в секунду наталкиваются на магнитное поле и резко тормозятся до скорости 400 км в секунду. Изменения параметров солнечного ветра вызывают изменения магнитного поля Земли.

Ударная волна, вызываемая облаком плазмы частиц солнечного ветра, резко сжимает геомагнитное поле на уровне Земли, (см. рис. 2.4). Это сжатие длится в течение нескольких минут и называется магнитной бурей. Затем следует понижение напряженности магнитного поля, которое может продолжаться от 30

сек. до нескольких часов. Обычно на широтах Галф оф Мексике и еще более

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

низких это не вызывает проблем, однако, на Аляске и некоторых районах Северного моря это влияние может сильно осложнить работу.

Напряженность магнитного поля

Полное магнитное поле можно выразить величиной Н. Электромагнитные величины СГС, применяемые для измерения напряженности магнитного поля Земли называются "гамма". Ниже приводятся некоторые полезные соотношения:

•1 гамма = 1нанотесла

•1 микротесла = 1000 гамма

•1 тесла = 109 гамма

•1 гаусс = 105 гамма

•1 гаусс = 104 тесла

•1 гаусс = 1 эрстед

Напряженность магнитного поля на уровне земной поверхности намного меньше напряженности на уровне земного ядра. На границе ядра (приблизительно на расстоянии 3500 километров от центра Земли) напряженность поля достигает

800000 гамма. Самые большие величины напряженности магнитного поля на земной поверхности находятся в диапазоне от 63000 гамма на (Северном полюсе)

до 27000 гамма (восточный берег Бразилии).

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

горизонтальной и вертикальной компонент, (см. рис. 2.5). Вертикальная компонента магнитного поля направлена к поверхности Земли и поэтому не играет роли в определении направления магнитного севера.

Горизонтальная составляющая вычисляется из следующего уравнения:

Напряженность магнитного поля cos (угол магнитного склонения) =

горизонтальная компонента.

Определение угла склонения можно найти на рис. 2.6.

На Аляске:

57,510 гамма cos(80,6) = 9,392 гамма Галф оф Мексике:

50,450 гамма cos(59,7) = 25,250 гамма

Инструменты MWD измеряют три компоненты вектора магнитного поля Н.

Эту величину можно получить из результатов предыдущих измерений, по результатам программы "Геомаг" или по специальной Анадрилловской программе. Разница в результатах измерений может быть обусловлена следующими факторами:

*Неопределенность намагниченности буровой колонны

*Неопределенность из-за непрерывно меняющегося уровня магнитного

поля.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

*Температурная чувствительность магнитометров.

*Ошибки в электронной аппаратуре.

Приемлемая точность измерений составляет 660 гамма. Это не должно быть причиной беспокойства при отличии в результатах измерений. (На самых последних модификациях Ml ошибка измерений уменьшена до 500 гамма).

Угол магнитного склонения.

Магнитным углом склонения называется угол между касательной к земной поверхности и вектором магнитного поля (рис. 2.8). Это так же угол,

образованный между вектором магнитного поля и его горизонтальной составляющей. Диапазон его изменяется от 90° на Северном полюсе до почти 0° в

районе экватора, (рис. 2.7). На поверхности Земли существует несколько точек,

где склонение равно 90 градусам. Это обусловлено локальными аномалиями и называются они " черными дырами ". Приемлемая точность между истинным и измеренным значением угла наклона составляет 0, 75 град. Она оказывается достаточной для нужд измерений координат. (В самых последних модификациях

Ml, эта величина составляет для горизонтальных стволов 0,75 и 0,50 для других случаев).

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Рис. 2.8

Землю можно представить себе в виде магнитного диполя, ось которого проходит через ее центр. Однако ось этого диполя не совпадает с осью вращения Земли. Угол между магнитным севером и географическим севером (истинным севером) называется магнитным склонением или углом магнитного склонения

(рис. 2.8). Он зависит от местоположения (как от широты, так и от долготы) и

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

может меняться в районах высокой магнитной активности (таких как, например,

Аляска).

Если магнитное склонение - известно, то направление напряженности магнитного поля Земли по отношению к северу может быть вычислено. Углы магнитного склонения к западу от географического севера - отрицательные, а

углы магнитного склонения к востоку от географического севера - положительны.

Например, 5° к западу можно записать как -5°, а к востоку - +5°.

Магнитное склонение и напряженность магнитного поля может сильно меняться во время сильной солнечной активности. Также помните, что чем ближе

кэкватору, тем:

*ниже напряженность магнитного поля.

*больше горизонтальная компонента

*меньше угол склонения.

Магнитные помехи

Существуют два типа магнитных помех:

*Помехи от буровой колонны

*Внешние магнитные помехи, которые могут включать в себя:

*Инструмент, оставленный на дне забоя.

*Близкорасположенная соседняя обсадная колонна.

*Магнитное "горячее пятно" на УБТ.

*Флуктуации магнитного поля Земли.

*Особенности породы (красный железняк, железный колчедан и, возможно,

железосодержащие добавки в буровом растворе).

Любое отклонение от ожидаемой величины магнитного поля может быть указанием на наличие магнитной интерференции. Все магнитометрическое оборудование подвержено влиянию магнитной интерференции.

Внешние магнитные помехи могут появляться при прохождении обсаженного участка или при близком соседстве обсадной колонны соседней скважины. В этом случае должны применяться гироскопические системы измерения; особенно в случае реальной опасности столкновения с соседними скважинами.