CC BY
90
УДК 550.832
К.В. Сухорукова, М.Н. Никитенко ИНГГ СО РАН, Новосибирск
ЧИСЛЕННАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДИАГРАММ РАЗНОСТИ ФАЗ И ОТНОСИТЕЛЬНОЙ АМПЛИТУДЫ МОДУЛЯ ВЭМКЗ КОМПЛЕКСА УНИКУМ
K.V. Suhorukova, M.N. Nikitenko
Institute of Petroleum Geology and Geophysics (IPGG)
Koptyug prosp., Novosibirsk, 630090, Russian Federation
NUMERICAL INTERPRETATION OF PHASE DIFFERENCES AND RELATIVE AMPLITUDES MEASURED BY VEMKZ MODULE INCLUDED IN UNIKUM SYSTEM
A new characteristic such as relative amplitude of signals in receiver coils is considered in the paper. The relative amplitude is measured by VEMKZ module included in the new logging system UNIKUM. Apparent resistivity and apparent dielectric permittivity are estimated by both the phase difference and relative amplitude measured in a real borehole. The resistivity distribution in the invaded zone was improved using laterologging data.
Исследование околоскважинного пространства позволяет сделать более достоверной оценку параметров коллектора. Проникновение фильтрата бурового раствора в пористую среду обусловлено параметрами бурения и коллекторскими свойствами (состав флюида, пористость, проницаемость и др.) и при этом для разного флюидосодержания формирует разные типы распределения УЭС от стенки скважины в пласт. Поэтому сейчас особенно интересно детальное исследование геоэлектрической модели формирующейся в процессе бурения измененной зоны коллектора.
Установить параметры цилиндрических слоев разного УЭС, которыми можно аппроксимировать зону проникновения, в настоящее время можно по диаграммам двух широко распространенных геофизических методов -зондирований на постоянном токе (БКЗ) и высокочастотных электромагнитных каротажных зондирований (вариации: ВИКИЗ, ВЭМКЗ, ВЭМКЗ-УНИКУМ). Существенно различный тип формирования измеряемого поля в среде приводит к необходимости построения геоэлектрической модели по комплексу этих методов. В результате находится модель, для которой синтетические сигналы БКЗ и ВЭМКЗ совпадают с измеренными в рамках погрешности измерения.
Однако, как правило, измерения БКЗ и ВЭМКЗ проводятся с достаточно большим временным промежутком, в течение которого распределение УЭС в измененной зоне может существенно измениться. Кроме этого, детализация строения измененной зоны требует большего количества измеряемых величин. Поэтому НППГА «Луч» был разработан комплекс каротажной аппаратуры УНИКУМ, в который входят модули БКЗ и ВЭМКЗ, при этом последний измеряет не только традиционную разность фаз, но еще и отношение амплитуд сигнала в приемных катушках каждого из 9 зондов и амплитуду в генераторной
и приемной катушках короткого зонда. В декабре 2007 года первым экземпляром аппаратуры проведено пробное измерение в одной из скважин Колтогорского месторождения.
В ИНГГ СО РАН для численной интерпретации данных ВЭМКЗ-УНИКУМ модифицированы и дополнены основные алгоритмы
автоматизированной системы инверсии и созданы соответствующие
программные модули.
Измерение относительных амплитуд позволяет повысить надежность оценки обычно определяемых при инверсии параметров - УЭС и мощностей цилиндрических слоев, а также оценивать диэлектрическую проницаемость, которая зависит от водонасыщенности пласта. Анализ пространственной чувствительности зондов ВЭМКЗ [1] показал, что при определении по относительным амплитудам значений УЭС область среды, влияющей на сигнал, менее локальна, чем при определении по разностям фаз, а при
определении диэлектрической проницаемости - наоборот, более локальна.
Поэтому для оценки УЭС измененной зоны и пласта небольшой мощности предпочтительны диаграммы разности фаз. Оценку диэлектрической
проницаемости следует проводить по комплексу разности фаз и относительных амплитуд.
Относительная амплитуда для зондов ВЭМКЗ определяется как А А = \-\Ну1\\1\Ну[2\> гДе ^И1 - магнитное поле в дальней катушке, Нт ~ в ближней. Моменты катушек выбраны таким образом, чтобы компенсировать
поле в воздухе.
Влияние относительной
диэлектрической проницаемости е на относительную амплитуду для короткого и длинного зондов в однородной среде показано на рис. 1. На графиках показаны абсолютные значения АА. В действительности кривые
монотонны и переходят через ноль. В табл. 1 приведены минимальные значения сопротивлений, при которых влияние диэлектрической проницаемости на относительную амплитуду превышает 5 %. Ьх -расстояние между генераторной и уэс, Ом м дальней приемной катушками.
Относительная амплитуда 1
0.1
0.01
0.001
0.1
0.01
0.001
РР05 \ \ / 1 \/. X. / ‘ \ д V>ч
1/1 / ) I1 »; ( 1' 1
\ 1 ! 1 ч
г 0
20 40 80
РР20
1 А • \
Х, \ - \ " ' 1 Х II 1* 1 •» ■ V
0.1
10
10
Рис. 1. Влияние диэлектрической проницаемости на относительную амплитуду
Ь\, м £
20 40 80
0.5 4.0 2.5 1.5
0.7 6.5 4.0 2.5
1.0 10.5 6.5 4.0
1.4 17.5 10.5 6.5
2.0 28.0 17.5 10.5
Отметим, что переход
сигнала через ноль возникает не только из-за влияния
повышенной диэлектрической проницаемости. На рис. 2 показана зависимость
относительной амплитуды
короткого зонда от
сопротивления бурового
раствора. Для зондов разной
длины переход через ноль
происходит при разных
соотношениях УЭС раствора и пласта. Следовательно, для низких значений сопротивления бурового раствора (менее 0.2-0.5 Ом-м) для определения кажущихся сопротивлений и диэлектрических проницаемостей следует использовать не однородную, а двухслойную модель среды «скважина - пласт» с известным сопротивлением скважины.
Также следует отметить влияние эксцентриситета зонда в скважине, которое будет возрастать с увеличением контраста УЭС в скважине и в пласте. Это влияние приводит к завышению разности фаз относительно осесимметричного положения или к занижению УЭС в зоне проникновения. Для относительной амплитуды с меньшей разрешающей способностью к прискважинной области, возможно, это влияние будет менее существенным.
С помощью двух характеристик сигнала - Лер и АА — можно оценить как сопротивление, так и диэлектрическую проницаемость. Анализ практических измерений показал, что кажущиеся сопротивления, вычисленные по двум характеристикам отдельно, во многих случаях значительно расходятся и это невозможно объяснить только разной глубинностью трансформаций. Поэтому в достаточно мощных пластах целесообразно проводить одновременное определение кажущегося сопротивления и кажущейся диэлектрической проницаемости по разностям фаз и отношениям амплитуд.
Относительная амплитуда
Ч \
рс, Ом м Рп 2 0.2 -- 0.02 Ї
ч
0 100 УЭС, Ом м
Рис. 2. Влияние УЭС бурового раствора на относительную амплитуду
Фрагмент практических диаграмм для 5 основных зондов ВЭМКЗ, а также ГК, НКТ и БКЗ показан на рис. 3. Скважина вертикальная, УЭС бурового раствора около 1 Ом-м. Хорошо заметно, что диаграммы разности фаз более
дифференцированы по
скважине, чем диаграммы относительной амплитуды, что подтверждает теоретические расчеты о разрешающей способности этих характеристик.
То же можно сказать и о влиянии прискважинной зоны - в верхнем пласте глин (2590-2618 м) на диаграммах АА не наблюдается влияния скважины и зоны проникновения, в то время как на диаграммах Дер это влияние явно выражено. Интервалы
проницаемых пород (2603-2606 и 2613-2622 м) отмечаются сильным расхождением сигналов зондов разной длины для обеих характеристик.
В системе автоматической интерпретации ЕМР-Р1Ю по измеренным сигналам Лер и АА были рассчитаны кажущиеся сопротивление рк и диэлектрическая проницаемость ек по однородной среде, а также проведена попластовая обработка нескольких интервалов.
Диаграммы трансформаций рк и вк приведены на рис. 4. Диаграммы рк,
рассчитанные по Дер (р^ср, обычно используемое для ВИКИЗ и ВЭМКЗ) и
совместно по Дф и АА (р^’^Х отражают указанные выше особенности -
рАф,А4 в СИЛу б0ЛЬШей чувствительности АА к сопротивлению пласта в проницаемых пластах (2603-2606 и 2613-2622 м) показывает более низкое рк, чем Дф, в то время как в глинистом пласте значения рк (для длинных
зондов) практически одинаковы. Также трансформация р^,Л^ более сглажена в области плотного высокоомного пласта (2607-2608 м). В радиальном направлении также трансформация р^,Л/^ в пласте глин оказывается менее дифференцированной - диаграммы зондов ближе между собой, чем в случае р^.
Дф, град. ДА ГК, НКТ рк, Ом м (БКЗ)
] (< м
У 4 V 1;/ 1 2 3 4 5
} (V / IV. А* п. и ►
Л 1\ ): • / % г4. 1 1Х .Лч
\\ ) * // /< 1 ' ^ \ 1 и \ и У и 17 с \\ V ( V
II г /
Рис. 3. Практические диаграммы ГК, НКТ, ВЭМКЗ-УНИКУМ. Шифр кривых ВЭМКЗ - длина зонда, кривых БКЗ: 1 - A0.4M0.1N; 2 - A1.0M0.1N; 3 - A2.0M0.5N; 4 -A4.0M0.5N; 5 - A8.0M1.0N
Рис. 4. Диаграммы кажущихся сопротивления и диэлектрической проницаемости. Шифр кривых - длина зонда ВЭМКЗ
Диаграммы кажущейся диэлектрической проницаемости по практическим данным получены впервые. Первое, что требует объяснения, это высокие значения трансформации (для длинных зондов - 60-80), получаемые в глинистом пласте. Подбор параметров геоэлектрической модели в режиме попластовой инверсии в пласте глин также приводит к значению ек = 78 (при ограничении ек значением 81). Возможно, такие высокие значения обусловлены поляризуемостью глин. Похожие величины для глин и суглинков в диапазоне частот зондов ВЭМКЗ приведены в статье А.Д. Талалова и Д.С. Даева [2]. В проницаемых водонасыщенных пластах ек по сигналам длинных зондов не определяется, а коротких зондов (длиной 0.5, 0.7 и иногда 0.8 м) - изменяется от 20 до 40 единиц.
При инверсии в пласте предлагается следующая методика. По кривым зондирования БКЗ и разности фаз ВЭМКЗ строится обычная геоэлектрическая модель - радиусы и УЭС измененной зоны и пласта. Потом по кривым разности фаз и относительной амплитуды проводится подбор диэлектрической проницаемости в измененной зоне и пласте, при этом подобранные на предыдущем шаге параметры зафиксированы. Пример в виде окна попластовой инверсии системы ЕМБ-РКО приведен на рис. 5. Вверху
слева - кривая зондирования, составленная из значений и р^,Л^ (5 зондов). Точность оценки в в такой модели около ±10 единиц.
А я Э/с! ко ЕР5
1 © 0.108 © 0.108 1 © 0.9 © 60
2 0.266 0.374 3.463 8.034 © 20
3 0.332 0.706 6.537 33.723 © 30
4 00 00 00 6.466 © 40
17 иїе І^к
УІКЕ: Арр. гм ttl.lt, о !т т
1 1
II
із; • Т /ІІ
12.1
116
108
10
9.2' ’ 1
8.4'
76
68
6' 1 1 1 1 II II 1
5й .7 В 1 1.1 1.4 1£ 2
ЬЛ гоЮдд Ид: Арр. Ре« к О кш гп
і і
23- 21-3 196
175 162 145 12.8- 11.1 9.4 / Р ■ М1 3 \
6- 1
.4 ' І.ЛІ 2
Рис. 5. Результат инверсии с подбором диэлектрической проницаемости
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Глинских, В.Н. Анализ пространственной чувствительности относительных характеристик в задачах высокочастотного электромагнитного каротажа/ В.Н. Глинских, М.И. Эпов // Геология и геофизика. - 2005. - Т. 46. - № 11. - С. 1168-1175.
2. Талалов, А.Д. О структурном механизме частотной дисперсии электрических свойств гетерогенных горных пород/ А.Д. Талалов, Д.С. Даев// Физика Земли. - 1996. - № 8. - С. 56-66.
© К.В. Сухорукова, М.Н. Никитенко, 2008
