Технологическая система для обработки и интерпретации данных геофизических исследований скважин, модуль разбиения на упругие литотипы и восстановления плотностей горных пород и модуль гармонизации геофизических данных

Использование: геофизическая разведка месторождений углеводородов (УВ) с использованием измерений параметров геофизических полей, преимущественно геофизические исследования скважин (ГИС).

Сущность: создание технологической системы для геофизических исследований скважин (ГИС), позволяющей построить обработку геофизических данных в два этапа при дополнении традиционной (предварительной, первичной) обработки оптимальной (вторичной) обработкой посредством введения в технологическую систему блока оптимальной обработки информации.

Технический результат: обеспечение высокой детальности и информативности геофизической съемки посредством повышения разрешающей способности, надежности и достоверности данных обработки; компенсация влияния промежуточного слоя прибор-стенка скважины.

1 с.и 4 з.пп. ф-лы, 2 фиг.

Техническое решение относится к геофизической разведке месторождений углеводородов (УВ) с использованием измерений параметров геофизических полей, преимущественно к геофизическим исследованиям скважин (ГИС), и может быть использовано при обработке данных ГИС для определения детальных (тонкослоистых) фильтрационно-емкостных свойств коллекторов и типа их насыщения в межскважинном и околоскважинном пространстве.

Известные комплексы (системы, устройства) обработки геофизических данных, основанные на традиционной технологии [11, 15, 16], как правило, преобразуют и оптимизируют аппаратуру и этапы процедуры обработки, реализуемые с помощью вычислительных устройств. При этом информативность обработки может быть повышена при комплексной обработке данных, полученных от совокупности измерителей геофизических полей разной природы.

Постоянное внимание патентованию технологии, в том числе устройств, сейсморазведки и обработки геофизических данных уделяется как за рубежом: фирмы «ШЛЮМБЕРГЕР ТЕКНОЛОДЖИ Б.В. (NL) [3 - 5], ВЕСТЕРНДЖЕКО САЙЗМИК ХОЛДИНГЗ ЛИМИТЕД (VG) [6 - 8], АМОКО КОРПОРЕЙШН (US) [9 - 11], так и в России [1, 2, 12 - 14, 17].

Общим признаком известных устройств [3 - 11] обработки геофизических данных является наличие последовательно соединенных блока накопления (хранения) измеренной информации, блока обработки данных (процессора) и блока анализа и интерпретации данных. При этом устройства [3 - 11] реализуют обработку сейсмических данных только с целью первоначального перспективного поиска УВ (первичную обработку), разрешающая способность которой недостаточна для выявления тонкослоистой структуры залежи, а также для обнаружения маломощной остаточной или «пропущенной» (не выявленной) залежи, разработка которой может оказаться, в ряде случаев, достаточно эффективной. Кроме того, известные устройства [3 - 11] не предусматривают компенсации влияния промежуточного слоя прибор-стенка скважины на материалы ГИС, что снижает информативность и надежность залежей УВ.

Известная технологическая система [2, 17] по патенту RU 114175 U1 и заявке RU 2011148308 А позволяет построить по материалам ГИС и сейсморазведки последовательно среднеслоистые и тонкослоистые модели литологии и фильтрационно-емкостных свойств коллекторов УВ. Однако посредством оптимальной вторичной обработки данных, использующей технологию математической статистики и регрессионного анализа, может быть реализовано дальнейшее повышение разрешающей способности, надежности и достоверности данных обработки.

Известная система [1] по патенту RU63071U1, корректно реализующая в наиболее обобщенном виде технологический комплекс для геофизических исследований и принятая за прототип, включает модуль измерителей параметров геофизических полей, блок накопления информации и блок обработки данных (ОД), выход которого подключен к входу блока анализа и интерпретации данных.

Структура системы [1], как и у других аналогов, предусматривает лишь первичную обработку информации геофизических данных без адекватной компенсации влияния промежуточного слоя прибор-стенка скважины на материалы ГИС (недостаточного учета данных кавернометрии), что обусловливает недостаточную детальность и информативность геофизической съемки и препятствует обнаружению маломощных и/или «пропущенных» залежей УВ. Как показывают исследования и патентные разработки [2, 15 - 17], совершенствование устройств геофизической технологии и решения геофизических задач следует формировать на основе адекватных вероятностно-статистических математических методов, например адаптивно-регрессионного анализа.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании технологической системы для геофизических исследований скважин (ГИС), позволяющей построить обработку геофизических данных в два этапа при дополнении традиционной (предварительной, первичной) обработки оптимальной (вторичной) обработкой посредством введения в технологическую систему блока оптимальной обработки информации, реализующего технологию атрибутивно-регрессионной инверсии (АРИ) материалов сейсморазведки, что, в свою очередь, позволяет оптимизировать размещение скважин на выявленных нефтегазоперспективных объектах малой мощности, что практически не реализуется при использовании традиционных технологий обработки и интерпретации данных сейсморазведки.

Основной технический результат предлагаемой системы - обеспечение высокой детальности и информативности геофизической съемки посредством повышения разрешающей способности, надежности и достоверности данных обработки материалов при выявлении тонкослоистой структуры исследуемой площади и повышение вероятности обнаружения маломощных либо «пропущенных» объектов УВ. Предлагаемая система посредством реализации двухэтапной комплексной обработки данных позволяет осуществить синергию обработки данных по новым критериям поиска УВ с традиционной технологией выявления месторождений. Кроме того, посредством компенсации влияния промежуточного слоя прибор-стенка скважины на материалы ГИС обеспечивается дополнительное повышение разрешающей способности, надежности и достоверность данных обработки материалов ГИС и, как следствие, - высокая детальность и информативность геофизической съемки.

Технический результат достигается следующим образом (использованы обозначения блоков, приведенные ниже).

Технологическая система для обработки и интерпретации данных геофизических исследований скважин (ГИС) включает последовательно соединенные модуль 1 измерителей параметров геофизических полей, блок 2 накопления информации, блок 3 обработки данных (ОД) и блок 4 анализа и интерпретации данных.

Отличительной особенностью технологической системы является то, что модуль 1 измерителей параметров геофизических полей выполнен в виде блока 5 измерителей каротажа и дополнительно включает блок 6 кавернометрии, а технологическая система выполнена в виде устройства с обработкой данных в два этапа и дополнительно к блоку 3 ОД, выполненному в виде блока предварительной (первичной) обработки информации, содержит блок 7 оптимальной (вторичной) обработки данных (ООД) каротажа и кавернометрии, который включает последовательно соединенные модуль 8 гармонизации геофизических данных (модуль (ГГД), модуль 9 разбиения на упругие литотипы (модуль РУЛТ) и модуль 10 восстановления плотностей горных пород (модуль ВПГП), причем вход модуля 8 ГГД и дополнительный вход модуля 9 РУЛТ подключены к выходу блока 2 накопления информации, а выход блока 10 ВПГП подключен к блоку 4 анализа и интерпретации данных.

Отличием технологической системы также является то, что модуль 8 гармонизации геофизических данных ГГД выполнен в виде вычислительного устройства, реализующего алгоритм итеративной замены наблюденных по стволу скважины геофизических параметров их аппроксимацией до получения зависимостей, близких к функциональным, в соответствии с технологией многомерной адаптивной регрессии для решения геофизических задач (МАРГ).

Особенностью системы также является то, что модуль 9 РУЛТ разбиения на упругие литотипы выполнен в виде вычислительного устройства, реализующего алгоритм оценки коэффициентов корреляции аппроксимации плотностей горных пород степенной функцией отдельно для каждого из литотипов.

Кроме того, система отличается тем, что модуль 10 ВПГП восстановления плотностей горных пород выполнен в виде вычислительного устройства, реализующего алгоритм компенсации влияния промежуточного слоя прибор-стенка скважины на материалы ГИС.

В конкретных случаях реализации технологической системы блок 2 накопления информации, блок 3 ОД, модуль 8 ГГД, модуль 9 РУЛТ и модуль 10 ВПГП, включенные в состав блока 7 ООД, а также блок 4 анализа и интерпретации данных выполнены в виде программируемых процессоров или на базе портативного персонального компьютера ноутбук.

На фиг.1 приведена общая конструктивная схема предложенной технологической системы для обработки и интерпретации данных ГИС, на фиг.2 представлен граф алгоритма, иллюстрирующий работу технологической системы.

Приняты следующие обозначения:

1 - модуль измерителей параметров геофизических полей;

2 - блок накопления информации;

3 - блок предварительной (первичной) обработки информации (ОД);

4 - блок анализа и интерпретации данных;

5 - блок измерителей каротажа;

6 - блок кавернометрии;

7 - блок оптимальной (вторичной) обработки данных (ООД);

8 - модуль гармонизации геофизических данных (модуль ГГД);

9 - модуль разбиения на упругие литотипы (модуль РУЛТ);

10 - модуль восстановления плотностей горных пород (модуль ВПГП).

Работа технологической системы для обработки и интерпретации данных геофизических исследований заключается в следующем (фиг.1, 2).

Измеренные модулем 1 измерителей параметры геофизических полей ГИС (блоком 5 измерителей каротажа и блоком 6 кавернометрии) накапливаются в блоке 2 накопления информации. На первом этапе функционирования системы в блоке 3 предварительной обработки осуществляется первичная обработка данных, которая проводится в соответствии с традиционной [15, 16] или модернизированной [3 - 14] технологией. Оптимальная (вторичная) обработка данных выполняется блоком 7: модуль 8 ГГД служит для гармонизации геофизических данных, модуль 9 РУЛТ реализует разбиение на упругие литотипы; модуль 10 ВПГП обеспечивает восстановление плотностей горных пород.

Модуль 8 ГГД реализует алгоритм итеративной замены набюденных по стволу скважины геофизических параметров их аппроксимацией до получения зависимостей, близких к функциональным, в соответствии с технологией многомерной адаптивной регрессии (атрибутивно-регрессионной инверсии АРИ) для решения геофизических задач (МАРГ), что позволяет проводить детальную корректировку данных ГИС без существенной потери информативности. Технология АРИ в общем виде основана на технологии регрессионного анализа, описанного, например, в: Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. - М.: Гл. ред. физ.-мат.лит., 1986, с.450 - 451, 464.

Модуль 9 РУЛТ разбиения на упругие литотипы выделяет тренды упругих параметров с учетом коррелятивности физических свойств горных пород и вырабатывает оценку коэффициентов корреляции аппроксимации плотностей горных пород степенной функцией отдельно для каждого из литотипов. При этом в качестве аппроксимации могут быть использованы степенные функции, предложенные Гарднером [15] или другие зависимости, а также аппроксимации скоростей пробега поперечной волны (например, по функции вида Гринберга-Кастаньи [15]).

Модуль 10 ВПГП реализует компенсацию влияния промежуточного слоя прибор-стенка скважины на материалы ГИС гамма-гамма плотностного каротажа путем перерасчета плотностей сильно измененных интервалов ствола скважины по материалам акустического каротажа и с учетом данных кавернометрии, поступающих с блока 6. Модуль 10 ВПГП преобразует значения плотности горных пород в зависимости от значений от скоростей V _p пробега продольной волны в соответствии с соотношением для каждого из литотипов k, представленных в разрезе скважины, тем самым снижая влияния (в несколько раз) промежуточного слоя прибор-стенка скважины и повышая достоверность скорректированных плотностей горных пород. При этом начальная модель (скважинный эталон) распределения упругих параметров оценивается модулем 10 ВПГП с использованием данных модуля 8 ГГД.

Совокупность данных обработки информации с блоков ОД 3 и ООД 7 поступает на блок 4 анализа и интерпретации данных, который выполнен (аналогично [2]) с возможностью отображения совместной обработки данных с блоков 3 и 7 на графических и/или цифровых диаграммах или профилях для последующего вынесения суждения о наличии в исследуемом районе и идентификации нефтяных или газовых месторождений, а также для определения их контуров, глубины залегания и толщины слоев флюидов.

Посредством двухэтапной комплексной обработки данных блоками ОД 3 и ООД 7 реализуется синергия обработки данных по новым критериям с традиционной (известной) технологией, что обеспечивает повышение детальности, информативности и достоверности геофизической съемки.

В конкретных случаях реализации технологической системы блок 2 накопления информации, блок 3 ОД, модуль 8 ГГД, модуль 9 РУЛТ и модуль 10 ВПГП, включенные в состав блока 7 ООД, а также блок 4 анализа и интерпретации данных выполнены в виде программируемых процессоров или на базе портативного персонального компьютера ноутбук.

Таким образом, из описания технологической системы и принципа ее работы следует, что достигается ее назначение с указанным техническим результатом, который находится в причинно-следственной связи с совокупностью существенных признаков технологической системы.

ИСТОЧНИКИ ПО УРОВНЮ ТЕХНИКИ

I. Прототип и аналог:

1. RU 63071 U1, 10.05.2007 (прототип).

2. RU 114175 U1, 10.03.2012 (аналог).

II. Дополнительные источники по уровню техники:

3. RU 2331089 С2, 10.08.2008.

4. RU 2334252 С2, 20.09.2008.

5. RU 2337404 C1, 27.10.2008.

6. RU 2321025 C2, 27.03.2008.

7. RU 2335787 С2, 10.10.2008.

8. RU 2004104634/28 A, 10.02.2005.

9. RU 2144683 C1, 20.01.2000.

10. RU 97119642/28 A, 27.09.1999.

11. US 5027332, 25.06.1991.

12. RU 22830 U1, 27.04.2002.

13. RU 22831 U1, 27.04.2002.

14.RU 5265 U1, 16.05.1997.

15. Прикладная геофизика/В.М.Телфорд, Л.П.Гелдарт, Р.Е.Шерифф, Д.А.Кейс.- М.: Недра, 1980, 502 с. (с.130-259: Сейсморазведка; с.446-475: Геофизические исследования скважин).

16. Боганик Г.Н., Гурвич И.И. Сейсморазведка: Учебник для вузов. - Тверь: Изд-во АИС, 2006, 744 с. (с.369-710: обработка и интерпретация сейсморазведочных данных).

17. RU 2011148308/28 А, 27.02.2012.

1. Технологическая система для обработки и интерпретации данных геофизических исследований скважин (ГИС), включающая последовательно соединенные модуль 1 измерителей параметров геофизических полей, блок 2 накопления информации, блок 3 обработки данных (ОД) и блок 4 анализа и интерпретации данных, отличающаяся тем, что модуль 1 измерителей параметров геофизических полей выполнен в виде блока 5 измерителей каротажа и дополнительно включает блок 6 кавернометрии, а технологическая система выполнена в виде устройства с обработкой данных в два этапа и дополнительно к блоку 3 ОД, выполненному в виде блока предварительной (первичной) обработки информации, содержит блок 7 оптимальной (вторичной) обработки данных (ООД) каротажа и кавернометрии, который включает последовательно соединенные модуль 8 гармонизации геофизических данных (модуль (ГГД), модуль 9 разбиения на упругие литотипы (модуль РУЛТ) и модуль 10 восстановления плотностей горных пород (модуль ВПГП), причем вход модуля 8 ГГД и дополнительный вход модуля 9 РУЛТ подключены к выходу блока 2 накопления информации, а выход блока 10 ВПГП подключен к блоку 4 анализа и интерпретации данных.

2. Технологическая система по п.1, отличающаяся тем, что модуль 8 гармонизации геофизических данных ГГД выполнен в виде вычислительного устройства, реализующего алгоритм итеративной замены наблюденных по стволу скважины геофизических параметров их аппроксимацией до получения зависимостей, близких к функциональным, в соответствии с технологией многомерной адаптивной регрессии для решения геофизических задач (МАРГ).

3. Технологическая система по п.1, отличающаяся тем, что модуль 9 РУЛТ разбиения на упругие литотипы выполнен в виде вычислительного устройства, реализующего алгоритм оценки коэффициентов корреляции аппроксимации плотностей горных пород степенной функцией отдельно для каждого из литотипов.

4. Технологическая система по п.1, отличающаяся тем, что модуль 10 ВПГП восстановления плотностей горных пород выполнен в виде вычислительного устройства, реализующего алгоритм компенсации влияния промежуточного слоя прибор-стенка скважины на материалы ГИС.

5. Технологическая система по п.1, отличающаяся тем, что блок 2 накопления информации, блок 3 ОД, модуль 8 ГГД, модуль 9 РУЛТ и модуль 10 ВПГП, включенные в состав блока 7 ООД, а также блок 4 анализа и интерпретации данных выполнены в виде программируемых процессоров или на базе портативного персонального компьютера ноутбук.