Development of technology and equipment for geomagnetic

«Раздел: Инженерные науки»
"Разработка технологии и оборудования для коррекции магнитных
дирекционных замеров в процессе бурения при проводке проектной
траектории скважины в высоких широтах Крайнего Севера и Арктики"
"Development of technology and equipment for geomagnetic correction of the
directional measurements in latitudes of the Far North and the Arctic"
Овчинников В.А., студент УГТУ, 3 курс, Шергин А.С., ООО "ЛУКОЙЛКоми"
Научный руководитель: Буслаев Г.В., И.о. директора ПИНГ, начальник
отдела ПССМиАН.
Ухтинский государственный технический университет
Критическая технология федерального уровня:
Технологии поиска, разведки, разработки месторождений полезных
ископаемых и их добычи.
Ключевые слова:
Арктика, Крайний Север, магнитное поле Земли, инклинометрия,
строительство скважин на нефть и газ, геомагнитная коррекция, магнитная
обсерватория.
Наклонно-направленное бурение требует знания точной ориентации
компоновки низа бурильной колонны (КНБК), соотнесенной по вертикали
(угол наклонения) и по истинному северу (азимут). Для получения этих
критически важных измерений при измерениях в стволе скважины в
процессе бурения используются данные о направлении гравитационного и
магнитного поля Земли в качестве естественной системы координат. Точнее
говоря, горизонтальная составляющая геомагнитного поля является
ключевой привязкой при использовании северного магнитного полюса для
определения ориентации буровой скважины в азимуте. На высоких широтах
мощность горизонтальной составляющей геомагнитного поля снижается, что
усугубляет воздействие любых источников погрешностей, которые
накопились при проведении измерений. При меньшей горизонтальной
геомагнитной составляющей присутствует усиливающееся влияние осевых и
перекрестно-осевых помех от буровой колонны и/или воздействия бурового
раствора. Компоновки низа буровой колонны (КНБК), которые по своим
магнитным характеристикам приемлемы в более низких широтах, могут
привести к существенным неточностям в арктических условиях.
В Арктических районах сложность определения и без того слабой
горизонтальной составляющей усугубляется наличием магнитных бурь и
помех в ультранизкочастотном диапазоне. Магнитные бури могут быть
ежедневными, амплитуда поля при этом меняется на сотни нТ, что зачастую
приводит к изменению угла магнитного склонения на несколько градусов
или даже больше. Траектория скважины строится по данным с телесистемы
на забое, зенитному углу и азимуту, полученным через равные интервалы по
мере углубления скважины. Поэтому ошибки в замерах предыдущих
контрольных точек закладываются в траекторию и сохраняются в ней вплоть
до конца бурения интервала, продолжая влиять на принятие решений
инженером по бурению. Это чревато тем, что реальный профиль скважины
по мере ее углубления будет все больше отличаться от расчетного, что
чревато возникновением аварийной ситуации (например пересечением с уже
пробуренной скважиной) или непопаданием в заданную часть продуктивного
пласта (необходимость перебурки скважины).
Научно-технической задачей проекта является разработка технологии и
оборудования для уменьшения помех при выполнении магнитных
дирекционных замеров в процессе бурения с целью увеличения точности и
предотвращения аварий при проводке проектной траектории скважины в
высоких широтах.
Научная новизна заключается в комплексном подходе к минимизации
неопределенности положения ствола при проводке проектной траектории
скважины с применением забойной телеметрической системы определяющей
азимутальное направление бурения при помощи магнитометров с привязкой
к модели геомагнитного поля Земли в заданной точке. Такой подход при
реализации Арктических проектов подразумевает новые требования в
области дополнительных магнитных изысканий на месторождении, новые
требования к входящему контролю компонентов бурового раствора, новые
подходы к обработке данных полученных от телеметрической системы и к
очистке бурового раствора во время бурения.
Учитывая тот факт, что зрелые месторождения нефти постепенно
истощаются, все большую роль в мире начинают играть такие науко- и
капиталоемкие проекты, как освоение трудноизвлекаемых запасов и выход
на шельф арктических и дальновосточных морей. Планы освоения
Российской Арктики в тесном международном сотрудничестве оказались под
вопросом в связи с санкциями, введенными западными государствами и
направленными на нефтегазовый сектор российской экономики и конкретные
компании, уже начавшие реализацию международных проектов на северном
шельфе. В связи с этим существует острая необходимость в разработке
имортозамещающих техники и технологий для решения проблем, которые
возникают или возникнут в будущем при освоении арктических запасов.
В результате анализа зарубежной литературы было выявлено два
направления исследований для решения поставленной задачи:
 Норвежскими учеными проведены исследования влияния помех от
колонны бурильных труб и экранирующих свойств буровых растворов
на точность замеров телесистемы. В результате были разработаны
мероприятия, которые реализуются при бурении на Баренцевом море.
Отмечается, что при бурении вдоль направления Север-Юг отклонение
забоя по горизонтали может достигать до 100 м, а вдоль направления
Запад-Восток до 200 м;
 В 2010 года в Прудо-Бей на Аляске компанией Schlumberger была
основана обсерватория Дедхорс при сотрудничестве с Геологической
службой США. Обсерватория в 2012 году вошла в международную
сеть Intermagnet, а получаемые данные использовались во время
бурения на месторождении Никаичук для внесения в масштабе
реального времени поправок при геомагнитной привязке.
Целью проекта является повышение точности дирекционных замеров
телесистемы при бурении в высоких широтах. Для достижения поставленной
цели необходимо решение комплекса задач:
 повышение точности модели геомагнитного поля в районе проведения
буровых работ;
 компенсация вариаций магнитного поля Земли, вызванных внешними
факторами;
 уменьшение экранирующих свойств бурового раствора.
Для обоснования актуальности предлагаемого проекта будет выполнен
анализ промысловых данных для обобщения случаев выхода фактической
траектории скважин из границ цели бурения и аварий, вызванных
пересечением стволов, с распределением по пространственным
(географическим) и временным параметрам (сопоставление с временем
сильных магнитных бурь). Будут изучены и испытаны методы построения
геомагнитной модели высокого разрешения на основе актуальных данных
геофизической, аэромагнитной и космической съемки, что позволит
повысить точность геомагнитной привязки и исключить влияние
геомагнитных аномалии. Будет использована методика контроля вариаций
магнитного поля в масштабе реального времени с использованием данных
ближайших магнитных обсерваторий или локальных вариационных
магнитометров, которая так же критически важна для достижения требуемой
точности геомагнитной привязки, так как позволяет свести к минимуму
влияние магнитных бурь на дирекционные замеры. А с учетом методики
коррекции интерференции основных современных буровых колонн будет
снижено влияние основных внешних помех. Планируется проведение
лабораторных исследований основных компонентов буровых растворов на
содержание магнитных частиц и экранирующих свойств различных типов
промывочной жидкости. Для уменьшения экранирующих свойств растворов
в процессе бурения будут продолжены и испытаны методы уменьшения
количества магнитных частиц, возникающих в следствии износа металла
циркуляционной системы, бурильной колонны и компоновки низа бурильной
колонны.
Хотя технологии измерения в процессе бурения, широко
распространенная во всем мире, обеспечивают наиболее эффективный
подход к выполнению расчетов, связанных с позиционированием
скважинного ствола, погрешности из-за наличия магнетометров в зонде
телесистемы являются основным препятствием в реализации проектов в
северных широтах, где требования по позиционированию скважин крайне
жесткие. Применение усовершенствованной методики геомагнитной
привязки может исключить критические источники погрешности,
относящиеся к геомагнитному полю. Применение забойной телесистемы в
сочетании с методикой геомагнитной коррекции замеров и контролем
содержания магнитных частиц в буровом растворе позволит повысить
эффективность буровых операций и улучшить точность расчетов, что делает
данный
подход
крайне
ценным
для
работ
в
Арктике.
Область применения продукта, создаваемого по проекту: наклоннонаправленное
и
горизонтальное
бурение
скважин.
Говоря о ситуации на внутреннем рынке, и имеющихся аналогов одна
из наиболее сложных задач, решаемых при строительстве наклоннонаправленных скважин, связана с соблюдением требований по контролю
сближения стволов скважин без остановки добычи. Мы собираемся вывести
на рынок продукт способный уменьшить риски сближения стволов скважин.
Продукт на сегодняшний день не имеет российских аналогов.
Заинтересованность надо проявить, как компаниям предоставляющим сервис
по бурению, так и компаниям имеющим лицензии на разработку
углеводородных месторождений.
На внешнем рынке существуют компании работающие над
преодолением сложностей в определении положения ствола скважины.
Наибольших успехов в этой области у компании Шлюмберже.
Контингентом покупателей, являются компании имеющие или
предоставляющие сервис по наклонно-направленному бурению такие как:
ЛИМ Сервис, НьюТек Сервисез, ПетроИнжиниринг, ЛУКОЙЛ, Штокман
Девелопмент АГ, МОРНЕФТЕГАЗПРОЕКТ , Черноморнефтегаз, ПЕТРОАЛЬЯНС, Сахалин Энерджи, Газпромнефть Шельф, Зарубежнефть, ОАО
"МАГЭ", НОВАТЭК, Радиус-Сервис, «РусНавигация», НСК "БурсервисПермь", «Буровые системы», Нефтьсервисхолдинг, Траектория-Сервис»,
ООО
«Бурение
Сервис»,
АРКТИКМОРНЕФТЕГАЗРАЗВЕДКА,
GEOTELEMETRY, ГЕРС Инжиниринг, БТД Неотэк, Каспийская нефтяная
компания, Севморнефтегеофизика, Сахалин-Шельф-Сервис, IDS - "Ителлект
Дриллинг Серивисиз", «СК «РУСВЬЕТПЕТРО», БУРИНТЕХ, ЕВРАЗИЯ,
РОСНЕФТЬ, ТОМСКНЕФТЬ, ИРКУТСКАЯ НЕФТЯНАЯ КОМПАНИЯ,
ОБК – Оренбург, АЗИМУТ ИТС, НИЖНЕВОЛЖСКНЕФТЬ, СГК-Бурение,
СУРГУТНЕФТЕГАЗ, ГАЗФЛОТ, Интегра, Альянс, Петротул, Салым
Петролеум, Вьетсовпетро, Gazprom International, Сибирская Сервисная
Компания, Центркаспнефтегаз, АМИГЭ, ритэк, Промгеосервис, ИСК
Петроинжиниринг.
При создании продукции будут использованы все имеющиеся средства
для снижения себестоимости. Планируемая прибыль на единицу продукта
20-40%. На начальном этапе основные затраты лягут на создание
структурной базы и опытных образцов, на рекламу продукта и налаживания
бизнес- контактов. Ориентировочная цена будет составлять около 20% от
стоимости работ по наклонно-направленному бурению скважин.
Механизм реализации будет представлен прямыми продажами.
Основные способы стимулирования продаж: открытие специализированного
интернет-сайта; участие в специализированных выставках. Косвенный
способ стимулирования продаж: участие в различных семинарах и
конференциях.
Для производства продукции необходим цех, где будет оборудование и
вычислительная техника. Цех будет находиться в аренде, оборудование будет
приобретаться в рассрочку или лизинг. Для проведения тестирования
изготавливаемых образцов будет задействована немагнитная обсерватория,
где будут установлены испытательные стенды и калибровочное
оборудование. Обсерватория будет находиться в аренде. Оборудование и
стенды будут приобретены. Необходим склад для готовой продукции. Склад
будет находиться в аренде. Будут приобретены в лизинг автомобили для
перемещения продукции в зоне действия работ.