Размещение измерительной аппаратуры

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

Для устранения магнитной интерференции необходимо использовать немагнитные УБТ. В прошлом, для оценки необходимой длины немагнитных элементов, применялись диаграммы, полученные эмпирическим путем.

Рисунок 2-14 Рисунок 2-15

Тогда их можно было применять, т.к. в большинстве скважин зарезку делали с углом, меньшим чем 10⁰ и часто без забойного двигателя. Эксперименты показали, что забойный двигатель генерирует магнитное поле, превышающее поле от таких элементов как стабилизаторы и короткие УБТ в 3- 10 раз. При использовании забойного двигателя, в качестве основного правила, необходимо устанавливать между двигателем и магнитометрической аппаратурой короткую (10 -15 футов) немагнитную УБТ. В некоторых районах может даже возникнуть необходимость применения немагнитного ориентирующего переводника. И в настоящее время еще можно применять эти эмпирические диаграммы для грубой оценки количества немагнитного материала, необходимого для устранения магнитных помех, но для точного расчета они непригодны.

Формулы на рис. 2-15 можно использовать для точной оценки ошибки азимута из-за магнитной интерференции буровой колонны.

Существуют еще и другие формулы, но эта, по-видимому, самая точная. Ее легко применять и интерпретировать. Абсолютная погрешность величины азимута должна быть меньше, чем 0, 5 град. Если она оказывается больше, то необходимо увеличивать длины немагнитных УБТ как снизу, так и сверху корпуса MWD до тех пор, пока погрешность не станет меньше 0, 5 град.

На горизонтальных участках, и особенно на участках со средним радиусом закривления, может оказаться практически не достижимым выдержать азимутальную ошибку с точностью, меньшей чем 0, 5 град. В некоторых случаях может оказаться более предпочтительным бурить участок с набором угла с точностью в 1 град. с последующей корректировкой. Если для корректировки азимута применяется забойный двигатель (на прямонаклонном участке ствола) и при этом наблюдается изменение магнитного поля из-за интерференции от двигателя, то это обычно не создает проблем, если буровой мастер учитывает это обстоятельство. Самым простым способом проверки правильности координатных данных, - произвести повторные замеры с другим расположением измерительной аппаратуры или другой КНБК.

Рисунок 2-15

Гравитационное поле Земли

Рисунок 2-16

Ньютоновский закон гравитации: Любая материальная частица притягивает любую другую с силой, прямопропорциональной произведению их масс и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Гравитационная сила является функцией расстояния от центра тел в выражении 2- 16. Гравитационное поле G в первую очередь зависит от:  Широты (основной фактор)  Глубины/высоты: в зависимости от среднего уровня моря. земной коры.  Местных флуктуаций плотности земной коры. Некоторые изменения в измеренных значениях G в районах связаны с вращением Земли. Поэтому радиус на экваторе – больше чем радиус на любом из полюсов. Величины G изменяются от 0, 997 (на экваторе), до приблизительно 1, 003 на широтах в 90 град. (изменение на 0, 006).

Уменьшение G тоже видно при увеличении глубины скважины. Скорость изменения составляет приблизительно 0, 0005 на 10000 футов. Вам понадобилось бы спуститься на глубину в 20000 футов, чтобы заметить изменение G на 0, 001. Другими словами, если бы величина G на поверхности была бы точно равна 1000, то на глубине в20000 футов она равнялась бы 0, 999. Местные флуктуации плотности Земной коры - практически можно не учитывать. Другие расхождения в измеренных значениях G связаны с инструментальными погрешностями инклинометра. Они могут быть из - за:

* Температурной чувствительности

* Ошибками из-за неправильной установки осей

* Погрешностями в электронной цепи.

* Шоковых нагрузок на инклинометр из-за вибрации, связанной с бурением.

Магнитная интерференция

Во время процесса бурения ствола скважины стальные компоненты бурильной колонны намагничиваются. Магнитные устройства для измерения искривления ствола, помещенные в бурильной колонне, будут подвержены воздействию намагниченных компонентов бурильной колонны: поэтому устройства для измерения искривления ствола скважины всегда помещаются в немагнитные секции бурильной колонны для изоляции их от намагниченных стальных компонентов. Длина немагнитного промежутка, необходимого для защиты от интерференции, зависит от различных факторов:

1) Сила поля магнитного полюса намагниченной стальной бурильной колонны выше

и ниже датчика.

2) Направления ствола скважины по отношению к магнитному северу или югу.

3) Наклон ствола скважины.

4) Географическое положение (которое относится к углу падения)

Сила магнитного полюса

Ввиду того, что бурильная колонна (а возможно лишь долото) вращается в пределах природного магнитного поля Земли, сама бурильная колонна становится магнитом. Поскольку бурильная колонная чрезвычайно длинная по сравнению с ее диаметром, магнитные полюса колонны могут считаться изолированными дискретно-точечными источниками магнетизма. Эти точечные источники располагаются в самом конце секции бурильной колонны: обычно принимается, что интерференция будет увеличиваться в 4 раза при расстоянии до 6 футов и в 9 раз при расположении на расстоянии лишь в 4 фута.

Сила магнитных полюсов бурильной колонны зависит от отдельных стальных компонентов, составляющих ее. Гриндрод и Вольф (Конференция по бурению в Новом Орлеане, 1983 г.) представили магнитные величины силы полюса для четырех различных забойных компоновок. Обобщенные значения для выбранных конфигураций бурильной колонны:

КОМПОНЕНТ	МИКРОВЕБЕРЫ	ЭЛЕКТРОМАГ.ЕДИНИЦЫ
Верхн. бур. колонна	800 мкВб	6360 ЭМЕ
Долото, Навидрил или изогнутый переводник	300 мкВб	2400 ЭМЕ
Долото, наддолотный стабилизатор, короткая муфта (герметичн. сборка)	200 маВб	1600 ЭМЕ
Долото и наддолотный стабил	120 мкВб	100 ЭМЕ

Следует отметить, что магнитные значения были определены Гринродом и Вольфом при работе с лабораторией Шел Ойл Эксплорэйшн в начале 1980 годов. Принимается, что эти магнитные значения вероятно более точные чем цифры И. Дж. Блайзе (период 1971 г.), которые отражают магнитные силы в виде гораздо меньших величин. Инженеры должны изменить свои существующие программы, чтобы они отражали эти более современные значения.

Географическое положение

Географическое положение должна также приниматься во внимание при уяснении эффекта магнитной интерференции, вызванной намагниченными компонентами колонны. Как указано ранее, нивелированное магнитное чувствительное устройство воспринимает горизонтальную компоненту магнитного поля Земли. Амплитуда горизонтальной компоненты магнитного поля Земли изменяется с изменением географического положения.

Горизонтальная компонента магнитного поля Земли является максимальной вблизи (магнитного) экватора, и минимальной вблизи Северного и Южного Полюсов. Только горизонтальная компонента этого магнитного поля воздействует на нивелированный магнитный датчик, служащий для индикации азимута (например, компас или датчик). По мере увеличения широты к северу или к югу от экватора, угол падения магнитного поля Земли увеличивается. Это увеличивает эффект вертикальной компоненты магнитного поля Земли и уменьшает эффект горизонтальной компоненты. Таким образом, любой магнитный датчик должен реагировать на уменьшающуюся горизонтальную компоненту, по мере перемещения на север или на юг от экватора, и поэтому более вероятна его подверженность интерференции от других эффектов горизонтальных полей. Следовательно, магнитный датчик может воспринимать Магнитный Север легче у экватора, чем вблизи Полюсов, ввиду сильной естественной горизонтальной силы, воздействующей на датчик. При наличии силы интерференции, она оказывает более ощутимый эффект на направленные показания, взятые вблизи Полюсов, чем на показания, взятые вблизи экватора. Т.е. вектор Магнитного Севера (Н) будет меньше у Полюсов, поэтому воздействие 1Гц на Восток или Запад будет даже более существенным.

Следует уяснить, что увеличение или уменьшение магнитных интерференций у различных географических положений не является следствием увеличения или уменьшения интерферирующей силы намагниченной бурильной колонны, а обусловлено увеличением или уменьшением горизонтальной компоненты магнитного поля Земли. Любое уменьшение природного поля Земли позволяет полю бурильной колонны оказывать большее воздействие.

Чувствительные устройства измеряют НАКЛОН И НАПРАВЛЕНИЕ скважины, а также ВЫСОКУЮ СТОРОНУ И МАГНИТНУЮ ОРИЕНТАЦИЮ МАРКИРОВОЧНОЙ МЕТКИ забойной компоновки. При наличии магнитной интерференции некоторые из этих датчиков подвергаются воздействию. Поскольку ОРИЕНТАЦИЯ МАРКИРОВОЧНОЙ

МЕТКИ ВЫСОКОЙ СТОРОНЫ И НАКЛОН измеряются акселерометрами и весьма независимы от Магнитного Севера, они воздействию не подвергаются. Однако, МАГНИТНАЯ ОРИЕНТАЦИЯ МАРКИРОВОЧНОЙ МЕТКИ И НАПРАВЛЕНИЕ скважины связаны с Магнитным Севером и любая погрешность в определении Магнитного Севера приводит к их ошибочным значениям.

⇐ Предыдущая 1 23