CC BY
20
УДК 550.832.7
АЛГОРИТМ СОВМЕСТНОЙ ДВУМЕРНОЙ ИНВЕРСИИ ДАННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАРОТАЖА
Игорь Владиславович Михайлов
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, аспирант, ведущий программист, e-mail: [email protected]
Вячеслав Николаевич Глинских
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, кандидат физико-математических наук, зав. лабораторией скважинной геофизики, e-mail: [email protected]
Марина Николаевна Никитенко
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: [email protected]
Ирина Владимировна Суродина
Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 6, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, e-mail: [email protected]
Реализован алгоритм совместной двумерной инверсии данных электромагнитного и электрического каротажа на основе метода конечных разностей. Алгоритм позволяет получать согласованную геоэлектрическую модель сложного геологического разреза.
Ключевые слова: электрокаротаж, двумерная инверсия, комплексирование методов, метод конечных разностей, нелинейная минимизация.
AN ALGORITHM FOR JOINT 2D INVERSION OF ELECTROMAGNETIC AND ELECTRIC LOGS
Igor V. Mikhaylov
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, Koptyug Prospect 3, Ph. D. Student, Leading Programmer, e-mail: [email protected]
Viacheslav N. Glinskikh
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, Koptyug Prospect 3, Ph. D., Head of the Borehole Geophysics Laboratory, e-mail: [email protected]
Marina N. Nikitenko
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, Koptyug Prospect 3, Ph. D., Senior Researcher, e-mail: [email protected]
Irina V. Surodina
Institute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, Lavrentjeva Prospect 6, Ph. D., Senior Researcher, e-mail: [email protected]
We have implemented an algorithm for joint 2D inversion of electromagnetic and electric logging data, which relies on the finite difference method. The algorithm allows for obtaining a consistent geoelectric model of the complex geologic section.
Key words: electrologging, 2D inversion, integration of methods, finite difference method, nonlinear minimization.
Настоящая работа посвящена развитию алгоритмической базы численной инверсии данных электрокаротажных зондирований для повышения достоверности восстановления распределения электрофизических параметров геологических разрезов нефтяных и газовых скважин [4, 5, 7, 8]. Одним из приемов повышения точности результатов интерпретации является выполнение инверсии по данным комплекса методов с привлечением реалистичных моделей. Основная идея заключается в совместной численной инверсии данных электромагнитного и электрического каротажа в рамках осесимметричной среды, что позволяет получать согласованную двумерную геоэлектрическую модель по комплексу методов.
В отличие от приближенных алгоритмов двумерного моделирования и инверсии сигналов электромагнитного каротажа в линеаризованных постановках [2, 3, 9], реализованный алгоритм использует решение прямой двумерной задачи на основе метода конечных разностей [6]. Стартовая модель основана на результатах одномерной инверсии в рамках цилиндрически -слоистой модели среды. Оптимизационным подходом к решению обратной задачи является нелинейная минимизация функционала невязки, традиционно описывающегося среднеквадратичным расхождением практических и синтетических диаграмм. Итерационно выполняется численная инверсия по пластам изучаемого разреза с определением их электрофизических и геометрических параметров.
Алгоритм апробирован на зашумленных синтетических, а также на практических данных электромагнитного и электрического каротажа из скважин Западной Сибири. Рассмотрим результат применения алгоритма на практических диаграммах с интервала пластов АС5-6 Фёдоровского месторождения (рисунок). В данном примере стартовая модель построена по результатам одномерной инверсии данных электромагнитного каротажа. Как видно на рисунке (сверху слева), совпадение соответствующих практических (сплошные линии) и синтетических (пунктир) диаграмм достаточно удовлетворительное. В то же время ситуация значительно хуже с диаграммами электрического каротажа, где расхождение между одноименными кривыми значительно (рисунок, сверху справа).
8 й К 8
ю £
37 39 41 43 45 47 49 51
//
-С -Г )Б05 )Б07 )И0
Л\ V -Г -Г -Г
¿1 1 С V ум- )П4 )Б20
^—
\ V
0 5 10 15 20 25 30 Разность фаз, град.
и у III 41 Д.
тч^Кл \М>л
г\ > ) 'г л ( )м —А0.4М0 —А1.0М0
Ш —А2.0М0
___■ ^ —А4.0М0
л \Ч
V 1 ^ )
10 100
Кажущееся УЭС, Ом-м
1
37 39
к 41
£
« 43
а 43
о о
1= 45
ев К К
£ 47
£
49 51
5 10 15 20 25 30 Разность фаз, град.
[О
г А0.4М0.
А1.0М0. А2.0М0.
■ > -А4.0М0.
1 10 100
Кажущееся УЭС, Ом-м
0
Рис. Диаграммы электромагнитного (слева) и электрического (справа) каротажа на интервале пластов АС5_6 Фёдоровского месторождения. Сплошные линии - практические диаграммы, пунктирные - рассчитанные в стартовой модели, точечные - в модели, полученной в ходе совместной двумерной
инверсии
В результате совместной двумерной инверсии все параметры модели уточнены. Результат приведен на рисунке снизу. Отмечается высокая степень совпадения практических и синтетических диаграмм как электромагнитного, так и электрического каротажа. Найденная согласованная геоэлектрическая модель отражает наличие глинистых отложений в верхней части разреза, перекрывающих нефтеводонасыщенный коллектор с уменьшением водонасыщения при движении сверху вниз, на что указывает наличие окаймляющих зон [1] и уменьшение удельного электрического сопротивления неизмененной части пласта. В нижней части коллектор осложнен высокоомным
карбонатным прослоем. Отдельно заметим, что электрофизические параметры высококонтрастных пластов удается удовлетворительно подобрать, как правило, после уточнения положения горизонтальных границ.
Итак, реализован алгоритм совместной двумерной инверсии данных электромагнитного и электрического каротажа на основе метода конечных разностей и нелинейной минимизации, позволяющий с достаточной для практики точностью строить реалистичные геоэлектрические модели геологических разрезов сложного строения.
Работа поддержана Правительством Новосибирской области.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Антонов Ю. Н., Сметанина Л. В., Михайлов И. В. Окаймляющая зона как признак подвижной нефти в терригенных коллекторах // Каротажник. - 2012. - Вып. 6 - С. 16-40.
2. Глинских В. Н., Никитенко М. Н., Эпов М. И. Линеаризованные решения прямых и обратных двумерных задач высокочастотного электромагнитного каротажа в проводящих средах с учётом токов смещения // Геология и геофизика. - 2013. - Т. 54. - № 12. - С. 19421951.
3. Глинских В. Н., Нестерова Г. В., Эпов М. И. Моделирование и инверсия данных электромагнитного каротажа с использованием петрофизических моделей электропроводности // Геология и геофизика. - 2014. - Т. 55. - № 5-6. - С. 1001-1010.
4. Михайлов И. В., Глинских В. Н. Особенности сигналов ВИКИЗ и их численная инверсия в окрестности границ «глина-песчаник» // Каротажник. - 2015. - Вып. 1. - С. 24-34.
5. Михайлов И. В., Глинских В. Н., Никитенко М. Н., Суродина И. В. Двумерная инверсия данных электромагнитного каротажа на основе метода конечных разностей и нелинейной минимизации // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2015. XI Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Недропользование. Горное дело. Направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых. Геоэкология» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 13-25 апреля 2015 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2015. Т. 2. - 156-160.
6. Суродина И. В., Эпов М. И. Влияние биополимерных буровых растворов на диаграммы высокочастотного электромагнитного каротажа // Геология и геофизика. - 2012. -Т. 53.- № 8.- С. 1062-1069.
7. Эпов М. И., Каюров К. Н., Ельцов И. Н., Сухорукова К. В., Петров А. Н., Соболев А. Ю., Власов А. А. Новый аппаратурный комплекс геофизического каротажа СКЛ
8. и программно-методические средства интерпретации EMF Pro // Бурение и нефть. -2010. - № 2. - С. 16-19.
9. Nikitenko M. N., Surodina I. V., Mikhaylov I. V., Glinskikh V. N., Suhorukova C. V. Formation Evaluation via 2D Processing of Induction and Galvanic Logging Data Using Highperformance Computing // Extended Abstracts of the 77th EAGE Conference & Exhibition (Madrid, Spain, 1-4 June, 2015) - 2015. - Tu N107 15.
10. Tabarovsky L. A., Rabinovich M. B. Real time 2D inversion of induction logging data // Journal of Applied Geophysics. - 1998. - Vol. 38. - Iss. 4. - P. 251-275.
© И. В. Михайлов, В. H. Глинских, М. Н. Никитенко, И. В. Суродина, 2016
