Введение в немагнитные сверлильные патроны

Немагнитные буровые трубы — это специальные компоненты, используемые в нефтяном бурении для создания немагнитной среды для скважинных магнитных измерительных приборов, в первую очередь обеспечивающие точность измерения траектории скважины. Проще говоря, их можно понимать как «неметаллическую секцию» в буровой колонне, создающую «зону безопасности» без помех для таких приборов, как компасы.

Обзор основ: сравнение со спиральными буровыми трубами

● Основные характеристики

Немагнитные буровые трубы: изготовлены из материалов с низкой магнитной проницаемостью (например, низкоуглеродистая легированная сталь N1310).

Спиральные буровые трубы: имеют три правые спиральные канавки на поверхности.

● Основные области применения

Немагнитные буровые трубы: обеспечивают немагнитную среду для скважинных магнитных измерительных приборов.

Спиральные буровые трубы: используются в направленных скважинах, горизонтальных скважинах и пластах, склонных к застреванию, в первую очередь для предотвращения застревания и уменьшения трения.

● Основные материалы

Немагнитные буровые трубы: низкоуглеродистая высокохромистая марганцевая легированная сталь, аустенитная нержавеющая сталь, сплав Монель и т. д.

Спиральные буровые трубы: хромомолибденовая легированная сталь AISI 4145H.

Основные материалы и технические параметры

Эксплуатационные характеристики немагнитных бурильных труб в основном зависят от состава материала. В инженерной практике их «немагнитные» свойства тщательно оцениваются по двум основным параметрам.

Основные материалы: в настоящее время в отечественной практике преобладают низкоуглеродистые высокохромистые марганцевые легированные стали (такие как сталь N1310). Кроме того, доступны также изделия из аустенитной нержавеющей стали или сплава K-Monel. Исследования новых материалов сосредоточены на повышении прочности и коррозионной стойкости, например, путем добавления таких элементов, как молибден и ниобий.

Основные эксплуатационные параметры:

Низкая магнитная проницаемость: в стандартных условиях испытаний (напряженность магнитного поля 1×10⁵/4π А/м) относительная магнитная проницаемость (μr) должна быть ≤ 1,010. Некоторые современные материалы могут даже контролироваться ниже 1,005.

Низкий градиент магнитного поля: изменение (градиент) плотности магнитного потока между любыми двумя точками, расположенными на расстоянии 100 мм друг от друга вдоль отверстия хвостовика сверла, должно быть ≤ 0,05 микротесла (μT).

Принцип работы и основные области применения

Принцип работы немагнитного бурового кольца заключается в том, что оно действует как «прозрачная» труба, вставленная в буровую колонну, подверженную магнитным помехам. Это эффективно экранирует магнитные поля стальной буровой колонны выше и ниже, позволяя установленным внутри магнитным измерительным приборам точно определять магнитное поле Земли.

Сценарии применения и ценность

Основное применение: служит важным компонентом для обеспечения точного контроля траектории при направленном бурении и проходке горизонтальных скважин. Неточные измерения могут привести в лучшем случае к невозможности достичь целевых пластов, а в худшем — к серьезным инцидентам, таким как столкновение скважин.

Место использования: устанавливается в буровой колонне рядом с буровым долотом, обычно располагается над или вокруг измерительных приборов, таких как инструмент для направленного каротажа.

Незаменимость: в **глубоких скважинах