CC BY
97
УДК 550.832
К.В. Сухорукова, И.Н. Ельцов ИНГГ СО РАН, Новосибирск
ДИАГРАММЫ ВИКИЗ, ОСЛОЖНЕННЫЕ ВЫСОКОЧАСТОТНЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ: ПРАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
C.V. Sukhorukova, I.N. Eltsov
Institute of Petroleum Geology and Geophysics (IPGG) SB RAS,
Bld 3 Koptyuga street, 630090, Novosibirsk, Russia
DIAGRAM OF VIKIZ COMPLICATED BY HIGH-FREQUENCY OSCILLATIONS: EXPERIMENTAL AND MODELING DATA
The method of numerical processing of diagram of high-frequency induction logging isoparametric sounding (VIKIZ) complicated by high-frequency oscillations and impeded visual analysis and geolectric modeling was presented. From time to time such diagrams or separate intervals of diagrams are registered in oil and gas boreholes filled by high-conductivity mud. As it turned out mode shape and oscillation amplitude remain the same and characterize the structure of investigated medium based on diagrams of repeated measurements in a borehole by means of various instruments. Signal averaging brings diagrams into a state of common mode.
При исследованиях нефтегазовых скважин методом ВИКИЗ иногда регистрируются сигналы, осложненные высокочастотными квазипериодическими колебаниями, с разной амплитудой и периодом по скважине от 0.5 до 2 м. Стабильный характер этих колебаний при повторных измерениях разными приборами говорит о том, что причина их появления -не аппаратурная помеха, а физические объекты. Часто амплитуда колебаний настолько велика, что затрудняет не только численную интерпретацию, но и визуальное расчленение разреза. Ранее подобные колебания рассматривались как следствие тонкого переслаивания [1], однако получаемые при интерпретации параметры макроанизотропии не всегда подтверждались геологическими данными.
Практический материал. На рис. 1 показаны типичные диаграммы, полученные при 5 измерениях в одной скважине разными приборами в течение 12 дней. Диаграммы трех промежуточных измерений практически не отличаются от диаграмм первого и последнего измерений, приведенных на рисунке. Повторяемость диаграмм позволяет относить такое сложное поведение к особенностям геологического разреза, вскрытого на сильно соленом буровом растворе. Слева показаны сигналы всех зондов, полученные при первом измерении, в середине и справа - сигналы короткого и длинного зондов, полученные при первом (сплошная линия) и последнем (пунктир) измерениях. Отмечается хорошая повторяемость даже в экстремальных значениях (интервал хОО-хЗО м). Шаг записи при этом разный - 0.1 м для первого и 0.2 м для последнего измерения, поэтому могут не совпадать
значения узких экстремумов, также наблюдаются
локальные сдвиги по глубине.
УЭС бурового раствора при первом измерении составляло 0.09 Ом-м, при последующих - 0.18 Ом-м. Между измерениями в скважине не проводилось никаких работ, способных сильно изменить форму стенки скважины. Смена минерализации раствора не привела к существенному изменению диаграмм,
поскольку сформировавшаяся во время бурения зона проникновения осталась неизмененной, а контраст УЭС в скважине и пласте остался большим.
Сопоставление с
диаграммой низкочастотного индукционного зонда также говорит в пользу «геологических» причин такого характера диаграмм, при этом на низких частотах из-за меньшего (по сравнению с ВИКИЗ) вертикального разрешения некоторые узкие экстремумы не видны. Также диаграммы ВИКИЗ хорошо согласуются с данными ПС и нейтронного каротажа. На диаграммах БКЗ, ПС, ГК и НКТ высокочастотные колебания не проявляются.
При численной интерпретации диаграмм ВИКИЗ без предварительной обработки расстановка границ проводилась по диаграммам ПС и ВИКИЗ для первого измерения. В результате интерпретации диаграмм первого измерения были определены толщина и УЭС зоны проникновения и УЭС пласта. При инверсии диаграмм последующих четырех измерений УЭС пласта считалось равным определенному по первому измерению и фиксировалось. Детальная коррекция отсчетов по глубине, которая привела бы к лучшему соответствию диаграммам первого измерения, не проводилась. Значение функции невязки при подборе повторных измерений не превышало 1 % (при среднем значении 0.3-0.5 %), что говорит о хорошем подборе кривых зондирования.
В целом по скважине как УЭС, так и мощность зоны проникновения для каждого последующего измерения увеличиваются. УЭС зоны проникновения большей части пластов возрастает на 1-2 Ом-м при начальных значениях от 2 до 7 Ом-м. Глубина проникновения увеличивается со значений 0.4-0.5 до 0.5-0.7 м. Расширение зоны проникновения при одновременном возрастании ее удельного
Разность фаз, град.
-20 -10 0 10 20 30 -10 0 10 20 30 0 10
Рис. 1. Диаграммы ВИКИЗ для первого и последнего измерений
электрического сопротивления объясняется фильтрацией впрыснутого при бурении минерализованного фильтрата бурового раствора.
Таким образом, результаты численной инверсии повторных диаграмм ВИКИЗ показывают хорошее совпадение получаемых разрезов и согласуются с гидродинамическими условиями формирования зоны проникновения, рассмотренными для соленых растворов в работе [2].
Результаты математического моделирования. При бурении на высокопроводящих биополимерных растворах каждая неровность стенки скважины, каждая трещина или проницаемый пропласток, заполненные раствором, становятся сильно контрастными по электрическому сопротивлению относительно ненарушенной породы. Высокая разрешающая способность ВИКИЗ приводит к тому, что каждый такой объект отражается на диаграммах соответственно своей электропроводности и размерам.
В последнее время были разработаны математические средства 3D моделирования сигналов ВИКИЗ [3]. Результаты расчетов (О.В.Нечаев, ИНГГ СО РАН, И.В. Суродина, ИВМиМГ) показали, что похожие по форме и амплитуде колебания сигнала в виде разности фаз (рис. 2) возникают напротив неглубоких (несколько миллиметров глубиной) каверн и тонких неглубоких трещин. При этом отклонение от уровня, соответствующего сигналу в ненарушенной породе, оказывается одинаковым по амплитуде в сторону увеличения и уменьшения сигнала. Сигнал при этом может достигать больших (десятки градусов) положительных и отрицательных значений. Следовательно, если не требуется оценивать параметры каверн и трещин, можно исключить их влияние на сигнал простым арифметическим осреднением и тем самым привести диаграммы к привычному виду, удобному для построения геоэлектрической модели среды.
о
рп= 100 Ом м
_Дт_
сч
о
о
II
1^-
о
о
II
)
)
Разность фаз, град. -10 0 10 20
Разность фаз, град. -20 -10 0 10 20
ОР2С ,
У' 'Т\ ✓
\
1 У
ч 11
'■Ч
Дг, м
— 0.03
— 0.01 — 0.005
Аг = 0.( V 305 м
X /
ч \
X >
-7 -РР07 РР20
г " 1 V
\ \
.г—7 X ' >
0.8
1.6
го
ю
с;
Рис. 2. Сигналы ВИКИЗ в системе каверн
Методика предварительной обработки. Чтобы избавиться от излишней детальности, обеспеченной высокой разрешающей способностью метода, применим сглаживание данных. Сглаживание именно разности фаз требуется исходя из формы искажения сигналов, обусловленного неровной стенкой скважины в сочетании с большой электропроводностью бурового раствора.
Результат сглаживания диаграмм первого измерения (осреднение в окне из 25 точек) показан на рис. 3. Сглаженные сигналы приведены в разности фаз на первом слева поле, в трансформации "кажущееся сопротивление" - на третьем. Значения УЭС зоны проникновения и пласта приведены в виде диаграмм на втором слева поле. На крайнем правом поле помещены диаграммы из относительно близко расположенной скважины.
г
Разность фаз, град.
Мощность, м УЭС, Ом м
1
10
-------Ис
-------гор
гоїг
і
00
Кажущееся сопротивление, Ом м 10 100 1 10 100
Соседняя скважина
Рис. 3. Сглаженная диаграмма ВИКИЗ и результат ее численной интерпретации (слева), сравнение с диаграммой привычного вида (справа)
Сравнение сглаженных диаграмм с диаграммами, записанными в близкой скважине, показывает, что они в достаточной степени похожи. Большее расхождение показаний зондов разной длины по сравнению с диаграммами из второй скважины может быть обусловлено как разным УЭС бурового раствора, так и более сильным воздействием на среду при бурении, и как следствие этого - более глубоким проникновением. При бурении второй скважины был применен более пресный буровой раствор (УЭС 0.8-0.9 Ом-м), поэтому особенности строения прискважинной зоны в сигналах проявляются значительно слабее.
Сглаженные диаграммы достаточно хорошо дифференцируют разрез на отдельные пласты, а пласты — на части с разными свойствами. Например, пласт в интервале х13-х31 м, выделенный по ВИКИЗ до сглаживания как однородный, разделяется непроницаемым пропластком на две части, более мощную и высокоомную (40 Ом-м) верхнюю (до х25 м) и нижнюю с УЭС 35 Ом-м (ниже х27 м). В пласте в интервале х42-х53 м на сглаженной диаграмме выделяется 5 пропластков небольшой мощности, неразличимых до сглаживания.
Естественно, сглаживание приводит к потере или искажению информации о тонких непроницаемых высокоомных пластах, часто встречающихся в разрезе. Тем не менее, выделяя эти пласты по диаграмме нейтронного каротажа, можно удовлетворительно оценить их УЭС. Например, в представленном на рис. 3 интервале к уже выделенным непроницаемым пластам (х09-х13 и х61-х63 м) добавляются еще два (х25-х27 и х45-х47 м), которые трудно было распознать на диаграмме до сглаживания. УЭС таких пластов при обычной 1D инверсии получается заниженным, более достоверно оценить этот параметр можно только с использованием 2D моделирования.
В скважинах с высокопроводящим раствором сдвиг зонда с оси скважины на стенку обычно вызывает увеличение сигнала коротких зондов, что приводит к появлению понижающей зоны проникновения при количественной интерпретации. Но в рассматриваемой скважине модель без зоны проникновения с учетом эксцентриситета успешно подбирается только для высокоомных непроницаемых пластов, например, в интервале х09-х13 м. Во всех других пластах по результатам инверсии уверенно определяется понижающая зона проникновения, мощность которой в глинистых и песчаных пластах в среднем по скважине одинакова и составляет 0.4-0.6 м.
Заключение. Таким образом, сравнение сглаженной диаграммы с диаграммой привычного вида из близкой скважины, а также анализ результатов инверсии показывают, что подтверждается первоначальное предположение о неглубоких неровностях стенки этой скважины. Обычное осреднение разностей фаз приводит диаграммы к привычному виду.
Однако если при бурении возникают относительно глубокие трещины (глубиной около 0.5 ми более), то их влияние может приводить к небольшому завышению осредненного сигнала над нормальным уровнем, в результате чего кажущиеся сопротивления окажутся заниженными.
В данном случае успешно применен самый простой способ сглаживания. Однако выбор окна и способа осреднения зависит от предполагаемой модели "возмущающего" объекта и требует дополнительных исследований, а также создания специфических алгоритмов обработки, которые в ближайшем году планируется добавить в новую версию системы интерпретации данных ВИКИЗ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Эпов М.И., Сухорукова К.В., Никитенко М.Н. Оценка параметров тонкослоистых коллекторов по данным ВИКИЗ в горизонтальных скважинах// Геология и геофизика, 1998, т. 39, № 11, с. 134—140.
2. Нестерова Г.В., Кашеваров А.А., Ельцов И.Н. Моделирование проникновения сильнопроводящего бурового раствора в пласт // Каротажник, 2008, № 9, с. 45-60.
3. Эпов М.И., Шурина Э.П., Нечаев О.В. Прямое трехмерное моделирование векторного поля для задач электромагнитного каротажа// Геология и геофизика. - № 9, Том 48, 2007, с. 989-995.
4. Технология исследования нефтегазовых скважин на основе ВИКИЗ. Методическое руководство / Ред. Эпов М.И., Антонов Ю.Н. Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН, Изд-во СО РАН, 2000, 121 с.
© К.В. Сухорукова, И.Н. Ельцов, 2009
