Современный процесс добычи углеводородов в России требует бурения сложных горизонтальных скважин, которые должны проходить строго вдоль тонких нефтеносных пластов. Отклонение даже на несколько метров может привести к выходу из продуктивной зоны и огромным экономическим потерям.
Для ориентации бурового инструмента под землей используются магнитометры, но для их корректной работы нужно знать естественное магнитное поле в каждой точке месторождения. Эту задачу уже решают новосибирские ученые.
Бурение с учетом магнитных аномалий
До 2022 года российские сервисные компании закупали геомагнитные модели преимущественно у крупных зарубежных компаний, например у British Geological Survey. После прекращения сотрудничества с западными организациями возникла острая потребность в создании собственного программного обеспечения.
«Процесс современного бурения чрезвычайно сложен, прежде всего, потому что скважины теперь прокладываются не вертикально. С экономической точки зрения гораздо выгоднее вести их горизонтально, строго придерживаясь тех пластов, где залегают нефть или газ. Такое прохождение требует ювелирной точности позиционирования. Скважина не должна пересекаться с соседними объектами, а на крупных месторождениях их сеть настолько плотная, что риск столкновения и аварии очень велик. Стоимость ошибки колоссальна: даже в самых благоприятных условиях перебуривание обходится в 1-2 миллиона рублей, а зачастую эта цифра значительно выше. Кроме того, крайне важно удержать инструмент внутри продуктивного горизонта. Иногда его толщина составляет всего несколько метров, и если скважина выйдет за эти пределы, наша нефтегазовая экономика понесет серьезные убытки», – пояснил на пресс-конференции в ТАСС заведующий лабораторией естественных геофизических полей ИНГГ СО РАН Петр Дядьков.
Сибирские ученые не только восполнили этот пробел, но и создали продукт, превосходящий международные стандарты по точности. Существующая модель DIF-1 уже более 3 лет эксплуатируется на одном из крупных нефтяных месторождений в Ямало-Ненецком автономном округе. Программный комплекс позволяет нефтяникам задавать координаты и время, получая на выходе точные значения трех компонент магнитного поля. Ученые уже завершили разработку аналогичных моделей для Ямбургского и Заполярного газоконденсатных месторождений, которые входят в число крупнейших в мире.
Основное преимущество новосибирской разработки заключается в использовании данных экспедиционных работ. В отличие от глобальных иностранных моделей, DIF-1 учитывает локальные магнитные аномалии конкретного района, полученные, в том числе с помощью съемок беспилотными летательными аппаратами. Это позволяет достичь точности, в 1,5 раза превышающей показатели международного стандарта IFR-1.
Бури на Солнце не будут мешать бурению скважин
Следующим шагом в развитии технологии станет модель DIF-2. Ее ключевое отличие – способность учитывать быстрые изменения магнитного поля, вызванные солнечной активностью. Магнитные бури в северных широтах могут достигать колоссальных амплитуд, существенно искажая данные магнитометров во время бурения. Новая система позволит вносить корректировки в режиме реального времени.
«Наиболее мощные возмущения в магнитном поле Земли происходят во время магнитных бурь, которые напрямую связаны со вспышками на Солнце. Возникающий солнечный ветер деформирует нашу магнитосферу, сжимая ее со стороны дневного светила. Эти вариации проявляются особенно сильно во время бурь, но существуют и другие, так называемые солнечно-суточные колебания. Солнце нагревает магнитосферу и ионосферу, из-за чего возникают специфические токовые системы, которые затихают лишь в ночное время. Есть и множество иных возмущений с более коротким периодом и меньшей амплитудой, но для точности бурения их также необходимо учитывать. Именно на решение этих задач направлена наша новая модель DIF-2. Мы уже приступили к работе, начав с создания лабораторной аппаратуры. Нам необходимы магнитовариационные станции для непрерывной регистрации данных и специальные блоки связи, способные передавать информацию через интернет прямо в систему управления бурением», – уточнил Петр Дядьков.
Для полноценного функционирования модели уровня DIF-2 нужно развить инфраструктуру в Арктике. Сегодня ощущается дефицит магнитных обсерваторий на севере России. Решить проблему поможет создание сети автономных магнитовариационных станций непосредственно на месторождениях. Такие станции не потребуют постоянного присутствия персонала и смогут работать в автоматическом режиме, обеспечивая непрерывный мониторинг магнитного поля.
Не только залежи, но и захоронения
Завершая обсуждение прикладных разработок, ученые отметили важность междисциплинарного сотрудничества, в частности, многолетнюю совместную работу с археологами. Методы высокоточной магнитной съемки, применяемые для нужд нефтяников, оказываются незаменимыми при поиске древних памятников. Магнитное сканирование позволяет обнаружить скрытые под землей курганы и городища, которые невозможно заметить при визуальном осмотре местности.
«На примере памятников Новосибирской области мы создаем карты аномального магнитного поля, на которых отчетливо видны особенности строения древних городищ и курганов – то, что скрыто от глаз при обычном осмотре. Чтобы получить такой результат, требуется ювелирная точность съемки, сопоставимая с возможностями самих приборов. Малоамплитудные аномалии крайне сложно зафиксировать, поэтому мы используем специализированное оборудование, включая беспилотные летательные аппараты. Тот же инструментарий и методики мы применяем при создании геомагнитных моделей для наших нефтегазовых месторождений», – рассказал аспирант НГУ Егор Коняев.
В предстоящем полевом сезоне специалисты ИНГГ планируют участвовать в исследованиях в Катандинской долине Горного Алтая по приглашению академика Натальи Полосьмак. Высокоточная съемка поможет археологам определить границы памятников и обнаружить новые объекты, требующие изучения.
