Остаточная намагниченность бурового инструмента и бурильных труб — одна из скрытых, но критически важных проблем при эксплуатации современных скважин. Намагниченные элементы колонны и компоновки низа бурильной колонны искажают показания магнитных меток каротажного кабеля и влияют на работу инклинометрических датчиков различных типов.

Особенно остро эта проблема проявляется при использовании телеметрических систем и инклинометров, где точность измерения азимута и пространственного положения ствола скважины напрямую зависит от корректной работы магнитных сенсоров.

Актуальность для российской нефтедобычи

В Российской Федерации около 80% добычи нефти приходится на месторождения, находящиеся на поздней стадии разработки. Для поддержания и увеличения добычи активно применяются:

• наклонно-направленное бурение;

• бурение скважин с горизонтальным окончанием;

• реконструкция старых скважин;

• строительство боковых стволов.

Фонд неиспользуемых скважин в России по-прежнему исчисляется десятками тысяч. Многие из них имеют готовую инфраструктуру, что делает бурение боковых стволов экономически эффективным способом вовлечения ранее неразрабатываемых участков залежей в добычу.

Бурение боковых стволов позволяет:

• продлить срок эксплуатации месторождений;

• повысить коэффициент извлечения нефти;

• снизить капитальные затраты по сравнению с бурением новых скважин.

Однако такие технологии требуют исключительно высокой точности управления траекторией ствола.

Рост сложности направленного бурения

Современные технологии предусматривают бурение скважин с отклонением от вертикали более 60° и смещением свыше 2500 метров. Это существенно ограничивает применение традиционных методов геофизических исследований, выполняемых на кабеле, и требует использования специальных систем доставки и контроля параметров бурения.

Для сооружения направленных и горизонтальных скважин применяются:

• механизмы изменения траектории бурения;

• управляемые отклонители;

• забойные двигатели с системой телеуправления;

• телеметрические системы MWD (Measurement While Drilling).

Роль телеметрических и измерительных систем

Современные забойные телесистемы позволяют в реальном времени получать широкий спектр данных:

• гамма-каротаж и индукционный каротаж;

• нагрузка на долото;

• частота вращения вала двигателя;

• давление и температура;

• зенитный угол;

• азимут;

• угол положения отклонителя;

• удельное электрическое сопротивление пород;

• естественная радиоактивность;

• литологическая характеристика разбуриваемых пород.

Ключевую роль в определении пространственного положения ствола играют инклинометрические датчики, чувствительные к магнитному полю. Именно поэтому наличие остаточной намагниченности в элементах бурильной колонны становится серьезным фактором риска.

Причины намагничивания бурового инструмента

Намагниченность бурильных труб и инструмента возникает по нескольким причинам:

1. Механические напряжения

В процессе бурения элементы колонны испытывают значительные нагрузки — крутящий момент, растяжение и сжатие. Особенно сильное сжатие наблюдается в нижней части бурильной колонны. Эти напряжения способствуют появлению остаточной намагниченности металла.

2. Геологические факторы

В разрезе скважин встречаются пласты, находящиеся в напряженном состоянии или обладающие собственной намагниченностью. При контакте с ними буровой инструмент приобретает магнитные свойства.

3. Влияние магнитного поля Земли

Длительное пребывание металлоконструкций в условиях действия магнитного поля Земли также приводит к накоплению остаточной намагниченности.

Как намагниченность влияет на измерения

Намагниченные массы вблизи инклинометрических датчиков создают локальные магнитные аномалии. Это приводит к:

• искажению азимутальных измерений;

• ошибкам в определении траектории скважины;

• накоплению погрешностей при бурении сложных профилей;

• риску выхода за проектные границы пласта.

В условиях бурения боковых стволов или горизонтальных участков даже незначительные отклонения могут привести к существенным экономическим потерям.

Зачем и когда проводят размагничивание

Размагничивание необходимо:

• после каждого рейса бурильной колонны;

• перед проведением инклинометрических измерений;

• при работе с высокоточными MWD-системами;

• при бурении сложных направленных и горизонтальных участков.

Особое внимание уделяется инструменту, расположенному в непосредственной близости от инклинометрических датчиков, поскольку именно он оказывает наибольшее влияние на точность показаний.

Технологии размагничивания

Для решения задачи применяются специализированные устройства, позволяющие:

• снижать уровень остаточной намагниченности;

• обеспечивать стабильность показаний датчиков;

• выполнять процедуру без остановки технологического процесса.

Современные решения позволяют проводить размагничивание непосредственно в процессе спуска или подъема бурильной колонны, что минимизирует простои.

Одним из таких решений является устройство размагничивания бурильных труб JUVTEK Stopmagnit Bor. Оборудование предназначено для эффективного размагничивания бурового инструмента и труб в составе колонны и может применяться непосредственно во время спуско-подъемных операций.

Вывод

В условиях роста объемов наклонно-направленного и горизонтального бурения проблема остаточной намагниченности приобретает стратегическое значение. Точность телеметрических систем и инклинометрии напрямую влияет на экономическую эффективность разработки месторождений.

Регулярное размагничивание бурильных труб и инструмента — это не вспомогательная процедура, а обязательный элемент технологической дисциплины, обеспечивающий:

• точность построения траектории;

• снижение рисков;

• повышение коэффициента извлечения нефти;

• продление срока эксплуатации месторождений.

Таким образом, контроль и устранение намагниченности становятся неотъемлемой частью современного высокоточного бурения.