vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

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 “подветренной” стороне, земная магнитосфера сжимается высокоэнергетичными частицами солнечного ветра (см. рис. 2-3).

Эти частицы, движущиеся со скоростью 640 миль в секунду наталкиваются на магнитное поле и резко тормозятся до скорости 400 миль 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 Голф оф Мексико и еще более 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 = 1нано тесла

•1 микротесла = 1000 гамма

•1 тесла = 109 гамма

•1гаусс = 105 гамма

•1 гаусс = 10-4 тесла

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

• 1 гаусс = 1 эрстед Напряженность магнитного поля на уровне земной поверхности намного мень-

ше 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).

Рисунок 2-6

Рисунок 2-5

Полная напряженность магнитного поля является векторной суммой ее 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 х cos (угол магнитного склонения) = горизонтальная компонента.

Определение угла склонения можно найти на рис. 2-6.

На Аляске :

57,510 гамма х cos(80,6) = 9392 гамма

Галф оф Мексико :

50,450 гамма х 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.

*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 М1 ошибка измерений уменьшена до 500 гамма).

Угол магнитного склонения.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Магнитным углом склонения называется угол между касательной к земной поверхности и вектором магнитного поля (рис. 2-6). Это так же угол, образованный между вектором магнитного поля и его горизонтальной составляющей. Диапазон его изменяется от 900 на Северном полюсе до почти 00 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 М1, эта величина составляет для горизонтальных стволов +/-0,75 и +/-0,50 для других случаев).

Таблица 2-1

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Угол магнитного склонения.

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 рт местоположения (как от широты, так и от долготы) и может меняться в районах высокой магнитной активности (таких как, например, Аляска). При магнитных измерениях географического направления

или прибавляя этот угол к измеренно- Рисунок 2-8 му. (рис. 2-8).

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, 50 к западу можно записать как -50, а к востоку - +50.

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

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Магнитные помехи от буровой колонны.

Буровую колонну можно сравнить с длинным магнитом, нижний конец которого представляет собой один из полюсов. Даже если компоненты колонны были размагничены во время осмотра, ее стальные компоненты намагнитятся из-за присутствия магнитного поля Земли. (см.рис. 2-9). Заметьте, что на рис. 2-9 - 2-12, ось Z - соответствует опорной оси Slim 1. Для другой системы (напр. M1/M3-MWD) это будет осью Х. В этом обсуждении рассматривается вопрос применительно только лишь к Slim 1.

Намагниченность колонны будет источником ошибок измерений магнитометра. Это может случиться при отходе от вертикали или при отходе азимута от направления север-юг. (рис. 2-10, 2-11). Кроме этого, изменение составляющих в КНБК может изменить степень магнитного влияния колонны. Существуют программы корректировок намагниченности колонны. Анадрилл применяет хорошо известную программу Shell.

Вот почему требуются немагнитные УБТ. Они необходимы для устранения магнитных помех на магнитометрические приборы. Немагнитные УБТ служат для установки в них компаса и системы измерения наклона и направления (D&I), чтобы устранить магнитное влияние буровой колонны.

Магнитометры измеряют результирующий вектор магнитного поля Земли и буровой колонны. Поскольку она действует подобно диполю и силовые линии магнитного поля направлены вдоль колонны, то по оси Z создается повышенная напряженность. Величина этой ошибки зависит от намагниченности компонент колонны и их удаленности от измерительной аппаратуры. Обычно ошибка в измерениях координат появляется по мере увеличения суммарной напряженности магнитного поля (суммарная напряженность магнитного поля оказывается выше, чем напряженность только поля Земли). Это обуславливает то, что вдоль оси Z показания магнитометра оказываются завышенными. При той же самой КНБК величина суммарной напряженности магнитного поля должна оставаться той же самой если не меняется ни ориентация, ни глубина.

Рисунок 2-10