CC BY
192
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ДАННЫХ БОКОВОГО КАРОТАЖНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ РЕШЕНИЯ ПРЯМЫХ ЗАДАЧ
Светлана Сергеевна Баранова
НГУ, 630090, г. Новосибирск, ул. Пирогова 2, студент, тел. 8-913-382-42-19, e-mail: clairdusoleil7@gmail.com
Андрей Юрьевич Соболев
ИНГГ СО РАН, 630090, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга 3, кандидат технических наук, научный сотрудник, e-mail: SobolevAY@ipgg.nsc.ru
В статье представлен программный модуль для предварительной обработки данных бокового каротажного зондирования, позволяющий свести решение двумерной обратной задачи к ряду одномерных.
Ключевые слова: боковое каротажное зондирование, палетка.
RUSSIAN LATERAL LOGGING DATA PRE-PROCESSING BASED ON DIRECT PROBLEM SOLVING
Svetlana S. Baranova
Novosibirsk State University, 2 Pirogova, Novosibirsk, 630090, student, tel. 8-913-382-42-19, email: clairdusoleil7@gmail.com
Andrey Y. Sobolev
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, 3 Koptuga, Novosibirsk, 630090, Research Fellow, Candidate of Technical Sciences, e-mail: SobolevAY@ipgg.nsc.ru
Software module for the Russian lateral logging data pre-processing is presented. The module allows reduce the 2D inverse problem solution to series of 1D inverse problem.
Key words: lateral logging sounding, reticulation.
Электрический каротаж
Электрический каротаж (ЭК) - геофизические исследования в скважинах, основанные на измерении электрического поля, возникающего самопроизвольно или создаваемого искусственно. ЭК на территории России применяется еще с 1933 года. В ЭК входят следующие методы: боковое каротажное зондирование (БКЗ), боковое зондирование (БК), высокочастотный индукционный каротаж (ВИКИЗ), индукционный каротаж (ИК), каротаж самопроизвольного потенциала скважины (ПС), резистивиметрия.
Основой любой геофизической задачи является простой постулат: показания прибора зависят от параметров среды. Отсюда возникают два типа задач:
- Прямая задача - на основе модели пласта получить теоретические показания прибора;
- Обратная задача - на основе данных, зарегистрированных прибором оценить параметры модели пласта.
Традиционно решение обратной задачи заключается в итеративном подборе параметров модели среды, решении прямой задачи и сравнении теоретических показаний с экспериментальными данными.
В работе рассматривается один метод ЭК - боковое каротажное зондирование.
Боковое каротажное зондирование
Боковое каротажное зондирование (БКЗ) - метод исследования
нефтегазовых скважин, основанный на измерении кажущихся удельных электрических сопротивлений гальваническими зондами различной длины.
Для обработки данных БКЗ традиционное итеративное решение обратной задачи подходит плохо. Причинами этого являются:
1. Значительная неоднородность зондируемой среды;
2. Большое количество параметров, которые необходимо учитывать;
3. Неприемлемо большое время для решения двумерной задачи.
В силу особенностей прибора метод является нелокальным и несимметричным. Поэтому среду нельзя считать однородной. И из-за этого моделирование сигналов необходимо проводить, как минимум, для двумерной среды.
При решении прямой задачи нужно учитывать кажущееся сопротивление вмещающих пород, мощность пласта и параметры скважины. Такое большое количество параметров затрудняет решение обратной задачи.
Решение прямой задачи БКЗ [2] в зависимости от мощности пласта может занимать по времени от десятка минут до нескольких часов, решение обратной задачи - десятки часов.
Поэтому для обработки данных БКЗ вместо традиционного применяются другие подходы. Один из них заключается в приведении решения двумерной обратной задачи к решению ряда одномерных. Именно на таком подходе и основана данная работа.
Цель работы - создание программного модуля предварительной обработки данных БКЗ, позволяющего свести решение двумерной задачи к серии одномерных.
Особенностью работы является использование заранее созданной многомерной таблицы (палетки) кажущихся сопротивлений пласта в зависимости от кажущихся сопротивлений вмещающих пород, мощности пласта и параметров скважины. Эта таблица рассчитана на основе решения двумерной прямой задачи.
Полученные результаты
Для подсчета снятых средних значений кажущихся сопротивлений пласта (снятых отсчетов) был выбран алгоритм, описанный в [1]. Этот алгоритм
заключается в подсчете средних значений на отрезке Нпод Нпод - И + Ь, где Нпод
- глубина, соответствующая подошве пласта, И - мощность пласта, Ь - длина зонда. Этот алгоритм работает на пластах с И > 1,25Ь. Ниже приведен график (рис. 1), на котором можно увидеть, как работает данный алгоритм в зависимости от мощности пласта.
Рис. 1. Результаты снятия отсчетов для метрового зонда
Как следует из рис. 1, вышеописанный алгоритм хорошо работает для пластов с И > 4 м для зонда длинной 1 м.
На основе отсчетов, снятых полученным алгоритмом, построена палетка, учитывающая мощность и сопротивление пласта. Эта палетка представляла собой двумерную таблицу снятых отсчетов, полученных на основе решения прямых задач для различных моделей. В моделях пласта менялись только два задаваемых параметра - мощность и сопротивление пласта, а параметры скважины и сопротивление вмещающих задавались фиксированными. С помощью этой палетки, зная мощность пласта и сняв средние значения, можно определить кажущиеся сопротивление пласта. Результат такой обработки представлен на рис. 2.
Рис. 2. Результаты снятия отсчетов для метрового зонда
Палеточный метод для модели, показанной на рис. 2, сработал практически идеально; отклонение поправленных снятых значений от теоретических показаний прибора в пласте неограниченной мощности составляет меньше процента. Попробуем применить эту палетку к заведомо неподходящей модели: сопротивление вмещающих пород в пять раз больше, а сопротивление пласта в пять раз меньше (рис. 3).
Рис. 3. Результаты снятия отсчетов для метрового зонда
Очевидно, что для такой модели пласта палетка должна выдавать менее качественные результаты, что и видно на рис. 3. Однако поправленные значения
не сильно отличаются от снятых отчетов (отклонение меньше 8%), то есть применение построенного алгоритма ухудшает результат незначительно.
Так как учета одной лишь мощности пласта недостаточно для получения качественных результатов, размерность палетки была увеличена. Новая палетка теперь представляет собой трехмерную таблицу, учитывающая мощность пласта, его сопротивление и кажущееся сопротивление вмещающих пород. Способ расчета кажущегося сопротивления вмещающих пород был взят из [3].
На рис. 4 представлены результаты решения одномерной обратной задачи на основе снятых отчетов, поправленных снятых значений, а также решение с помощью алгоритма, реализованного в системе EMF Pro.
Как видно на рис. 4, реализованный метод дает хорошие результаты: для пластов с мощностью h > 1,3 м отклонение результатов, рассчитанных на основе поправленных значений, составляет 0.2 %. Без такой поправки отклонение результатов на основе снятых отсчетов становится меньше 10 % только для пластов с мощностью h > 4,9 м, а алгоритм, реализованный в системе EMF Pro, дает погрешность меньше 10 % для пластов с h > 9,9 м.
Рис. 4. Кажущееся сопротивление пласта
Реализованный программный метод планируется интегрировать в интерпретационную систему EMF Pro, разработанную в лаборатории электромагнитных полей Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН. Этот программный метод позволит расширить область применения интерпретационной системы EMF Pro в обработке пластов ограниченной мощности, а также уменьшить время обработки данных БКЗ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ингерман, В.Г. Автоматизированная интерпретация результатов геофизических исследований скважин / В.Г.Ингерман. - М.: Недра, 1981. - 224 с.
2. Дашевский Ю.А., Суродина И.В., Эпов М.И. Квазитрехмерное математическое моделирование диаграмм неосесимметричных зондов постоянного тока в анизотропных разрезах // Сибирский журнал индустриальной математики. - Т. 5. - № 3(11), 2002. С. 76-91.
3. Методические указания по комплексной интерпретации данных БКЗ, БК, ИК-Калинин: НПО « Союзпромгеофизика», 1990, 85 с.
© С. С. Баранова, А.Ю. Соболев, 2012
