CC BY
214
УДК 004.942
А.А. Власов, Л.В. Малеева, М.А. Пудова, И.Н. Ельцов ИНГГ СО РАН, Новосибирск
СИСТЕМА КОМПЛЕКСНОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИИ КАРОТАЖНЫХ ДАННЫХ EMF PRO
A.A. Vlasov, L.V. Maleeva, M.А. Pudova, I.N. Yeltsov
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS (IPGG SB RAS)
Pr. Academika Koptyuga, Novosibirsk, 630090, Russian Federation
LOGGING DATA JOINT INVERSION SYSTEM EMF PRO
EMF Pro is an experimental software system designed for electrical and electromagnetic logging data interpretation. The main feature of the system is quantified joint inversion of several geophysical logging data (e.g., VIKIZ and laterologging). This approach improves the quality of characteristic inverse problem by decreasing the region of equivalent models. The system helps to improve the definition of medium properties (especially for its invaded zone). System can be extended with new logging methods. This article contains the system review and examples of a real geophysical tasks solved using it.
Введение
EMF PRO - экспериментальная программная система, предназначенная для интерпретации данных электрических и электромагнитных геофизических методов исследования в скважинах (ГИС). Важным преимуществом программы является то, что она позволяет проводить совместную интерпретацию данных различных методов (например, ВИКИЗ и БКЗ) [1], которая улучшает свойства обратной задачи, снижает область эквивалентности. Позволяет точнее определить параметры среды, и, особенно, зоны проникновения. Имеется возможность расширить набор методов, поддерживаемых системой. В статье приведено описание системы и ее особенностей, а также обсуждаются примеры ее применения для решения
Функциональность системы
Система предназначена для одномерной интерпретации
каротажных данных ВИКИЗ в комплексе с другими электрическими и электромагнитными методами. В настоящее время реализована количественная интерпретация
данных ВИКИЗ, БКЗ, АМК «Горизонт», УНИКУМ и др. Результатом интерпретации является согласованная по комплексу
конкретных геофизических задач.
Рис. 1. Геоэлектрическая цилиндрически-слоистая модель прискважинной области
геофизических данных геоэлектрическая цилиндрически-слоистая модель (рис. 1).
Программа позволяет импортировать каротажные данные из файла ЬЛБ-формата и выгружать/загружать результаты интерпретации в БИ-формат, который совместим с системой МФС ВИКИЗ [2].
В загруженных данных с помощью фильтрации можно убрать шум. В настоящее время используется несколько алгоритмов фильтрации, для каждого из них можно задать ряд параметров, с помощью которых регулируется степень сглаживания данных.
После того как данные загружены и отфильтрованы, имеется возможность расставить границы пластов как в ручную, так и с помощью автоматического алгоритма. В системе имеется несколько различных алгоритмов автоматической расстановки границ. С помощью настраиваемых параметров регулируется детальность разбиения разреза скважины на пласты.
В программе визуализируются данные основных методов: БКЗ и ВИКИЗ, а также дополнительных методов, таких как БК, ИК, ПС и т. д., без возможности комплексной интерпретации. В системе имеется возможность выделить сразу несколько пластов и в автоматическом режиме выполнить интерпретацию отдельно по каждому из методов или провести совместную интерпретацию.
Рис. 2. Диалоговое окно настраиваемых параметров обработки данных метода ВИКИЗ
В программе реализован алгоритм решения совместной обратной задачи, который заключается в том, что по результатам измерений двумя или более методами одновременно определяются параметры среды. Задача сводится к минимизации функционала, который описывает расхождение теоретически рассчитанных и экспериментальных данных. Обратная задача считается решённой тогда, когда невязка (суммарное расхождение по всем измерениям) становится минимальным. Так как решение задачи находится в некоторой области эквивалентности из-за неопределённости модельных данных и
ошибок измерений, обратная задача является неоднозначной. Привлечение большего количества данных позволяет снизить эту эквивалентность. Несмотря на различие механизмов распространения полей, в данном случае, постоянного электрического (БКЗ) и переменного электромагнитного (ВИКИЗ), в конечном результате они отражают УЭС одной и той же среды, их показания зависят от электрических свойств исследуемых пород.
Все параметры интерпретации можно настроить с помощью диалогового окна (рис. 2).
Для визуализации используется подход, основанный на макетном (шаблонном) представлении данных, принятый в современных интерпретационных системах - ПРАЙМ, ГеоПоиск, Geo Office solver, СИАЛ-ГИС и др. Основная идея заключается в разделении геофизических данных и параметров их отображения. Этот подход позволяет пользователю один раз настроить параметры отображения, а затем многократно их использовать для «похожих» геофизических данных [3].
Особенности программной реализации
Вся функциональность системы разделена на модули (плагины), которые взаимодействуют между собой через заданные интерфейсы. Каждый плагин является независимой частью системы и состоит из модуля программы, дополнительных файлов, необходимых для работы, данных локализации и пользовательской помощи. Общие классы и интерфейсы объединены в библиотеки. Работа программы начинается с подсистемы управления плагинами, которая загружает плагины и проверяет зависимости между ними. Затем управление передается заданному модулю («стартовый плагин»), имя которого указано в настройках программы.
Каждый геофизический метод в системе также представлен как отдельный плагин. Это позволяет расширять систему и легко добавлять поддержку количественной интерпретации для новых геофизических методов и приборов [4]. К настоящему времени проведены успешные эксперименты количественной интерпретации с помощью системы EMF Pro каротажных данных АМК Горизонт и УНИКУМ-80.
Также организованно встраивание новых вычислительных алгоритмов: фильтрации, построения стартовой модели, решения прямых и обратных задач. Стандартная система таким образом адаптируется к условиям конкретных месторождений и наборов приборов.
Все алгоритмы импорта и экспорта данных также реализованы в плагинах. В настоящее время поддерживается только LAS и SII-формат, но по пожеланию пользователей без изменения основной системы возможна разработка дополнительных плагинов, которые будут поддерживать используемые у пользователя форматы данных (в том числе и СУБД).
Все длительные операции выполняются в отдельном системном потоке, что позволяет интерпретатору во время вычислений работать с пользовательским интерфейсом. Алгоритмы групповых операций
адаптированы для вычислений на многопроцессорных и многоядерных архитектурах (Core2 Duo и Core2 Quad, Intel; Athlon X2 и Phenom, AMD).
Система реализована на языке С++ с помощью кросс-платформенной графической библиотеки Qt. Работает под управлением MS Windows NT/2000/2003/XP/Vista.
Пример интерпретации
Задача: интерпретатору требуется восстановить структуру зоны
проникновения и определить сопротивление неизменной части пласта на заданном интервале глубин, где были сделаны измерения комплексом методов ГИС (в том числе ВИКИЗ и БКЗ).
Интерпретатор загружает из файла LAS-формата измеренные на скважине каротажные данные. Выделяет в основном окне программы пласт для интерпретации (рис. 4).
При подборе параметров среды возникает ряд эквивалентных моделей [5], удовлетворяющих одним и тем же экспериментальным данным метода ВИКИЗ (рис. 6), либо БКЗ (рис. 5). Указанные методы имеют различную чувствительность к прискважинным областям, обладают различной радиальной глубинностью. Их совместная интерпретация позволяет сузить область эквивалентных моделей и с большей точностью определить параметры изучаемого участка (рис. 7). Здесь представлена интерпретация в мощном нефтенасыщенном пласте, в этом случае показания зондов не искажаются влиянием вмещающих пород. По виду диаграмм методов ВИКИЗ и БКЗ пласт является достаточно однородным коллектором.
Рис. 4. Общий вид пользовательского Рис. 5. Модель по данным БКЗ интерфейса программы EMF Pro
Рис. 6. Две эквивалентные модели по данным ВИКИЗ
В модели, построенной по данным БКЗ зона проникновения -двухслойная (рис. 5), в слое близком к скважине сопротивление ниже, в удаленном от скважины более 200 Ом*м. По данным метода ВИКИЗ представлены две эквивалентные модели, как с однослойной зоной проникновения, так и с двухслойной (рис. 6). Сопротивление зоны проникновения в этих моделях значительно ниже, чем сопротивление, полученное по данным БКЗ. Совместная интерпретация добавляет к модели третью радиальную зону с
сопротивлением ниже, чем у двух других, но выше чем у неизменённой части пласта (рис. 7). В моделях, построенных по данным ВИКИЗ, сопротивление неизменной части пласта ниже
сопротивления, полученного по
методу БКЗ. Одной из причин различия в сопротивлениях может быть то, что при измерениях БКЗ токи текут в вертикальных плоскостях, поэтому сопротивление,
определенное по БКЗ ближе к сопротивлению в вертикальном направлении. При измерениях ВИКИЗ токи индуцируются в горизонтальных плоскостях, и сигнал зависит от горизонтального сопротивления.
Выводы
Рис. 7. Модель, согласованная с данными ВИКИЗ
и БКЗ
Создана интерпретационная система EMF Pro для комплексной интерпретации каротажных данных ВИКИЗ и других электрических и электромагнитных методов ГИС. В настоящие время EMF Pro обладает функциональностью MФС ВИКИЗ и, кроме того, может интерпретировать данные БКЗ, как отдельно, так и совместно с ВИКИЗ, имеет множество дополнительных возможностей: повтор (отмена) действий, макетное
представление данных, загрузка данных из нескольких форматов и т.д. Также новая система имеет более гибкую программную архитектуру, что позволяет ей адаптироваться к новым задачам и условиям эксплуатации. С помощью данной системы решен ряд конкретных геофизических задач.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ельцов И.Н., Эпов М.И., Кашеваров А.А. Новый системный подход к интерпретации данных ГИС и ГТИ на основе комплексных геофизических и гидродинамических моделей // Технологии ТЭК. - 2005. - № 5. - С. 12-18.
2. Технология исследований нефтегазовых скважин на основе ВИКИЗ. Методическое руководство // под ред. Эпов М.И, Антонов Ю.Н. - Новосибирск: СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 2000. - 121 с.
3. Крайниковский С.С., Власов А.А., Гарке Ю.С., Соболев А.Ю., Пудова М.А. Визуализация геофизических данных в системе комплексной интерпретации // тезисы конференции - конкурса «Технологии Microsoft в теории и практике программирования». - Новосибирск, 2007. - с. 125-126.
4. Власов А. А., Ельцов И. Н., Екимова О.А., Соболев А.Ю., Авдеев А.В., Горбенко Н.И., Ефимов В.А., Лаврентьев М.М., Пирогов В.О., Шустов Н.А. Новая система комплексной интерпретации данных электрического и электромагнитного каротажа EMF Pro // Современные информационные технологии в геологоразведочной и горно-добывающей отраслях (Технологии будущего, доступны уже сегодня): Материалы Международной научной конференции, 6-7 июня 2006 г. / ВКГТУ. - Усть-Каменогорск, 2006. - С. 18-20.
5. Табаровский Л.А., Эпов М.И., Сосунов О.Г. Оценка разрешающей способности электромагнитных методов и подавление помех в системах многократного наблюдения (Теория, Алгоритмы, Программы) / Институт геологии и геофизики СО АН СССР. -Новосибирск: Ротапринт, 1985. - 48 с.
© А.А. Власов, Л.В. Малеева, М.А. Пудова, И.Н. Ельцов, 2008
