Интерпретация данных каротажа на основе комплексной геофизической и гидродинамической модели

Ельцов, Игорь Николаевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Интерпретация данных каротажа на основе комплексной геофизической и гидродинамической модели
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Интерпретация данных каротажа на основе комплексной геофизической и гидродинамической модели"

На правахрукописи

ЕЛЬЦОВ Игорь Николаевич

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ КАРОТАЖА НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНОЙ ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

25.00.10 - геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новосибирск 2004

Работа выполнена в Институте геофизики Сибирского отделения Российской академии наук

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, чл.-кор. РАН, профессор Пухначев Владислав Васильевич

доктор технических наук, профессор Даев Дмитрий Сергеевич

доктор геолого-минералогических наук, профессор Кормильцев Валерий Викторович

Ведущая организация:

Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН (г. Новосибирск)

Защита состоится 19 октября 2004 г. в 10 час. на заседании диссертационного совета Д 003.050.05 при Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии СО РАН, в конференц-зале.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Объектом исследования диссертационной работы являются физические свойства нефтяной залежи, которые изменяются в процессе бурения. Изменение электрического сопротивления и других геофизических характеристик в зоне проникновения рассматривается как результат пространственно-временной эволюции водонасыщенности и концентрации солей. В диссертации изучаются закономерности формирования зоны проникновения и связи между геофизическими характеристиками, получаемыми по данным каротажа, и гидродинамическими, контролирую -щими фильтрационные процессы в пласте-коллекторе.

Актуальность темы

В цепочке причинно-следственных связей, характеризующих вскрытие и исследование нефтяных залежей, главным фактором, определяющим пространственное распределение физических свойств и их эволюцию во времени, является многофазная фильтрация. Однако известные соискателю работы не позволяют говорить о создании гидродинамически обоснованных геофизических моделей прискважинной области - исследования в этом направлении находятся только на начальной стадии. Эмпирические модели, применяемые при интерпретации геофизических исследований скважин (ГИС), иногда противоречат экспериментальным данным, не учитывают тонких особенностей строения.

Геофизические исследования в нефтяных скважинах традиционно ориентировались на изучение неизмененной части пласта; при этом зона проникновения рассматривалась как мешающий объект. Усилия нескольких поколений ученых были направлены на подавление влияния ближней к скважине зоны с помощью фокусирующих систем, измерения относительных характеристик полей, увеличения глубинности и т.д. Это приводило к усложнению аппаратуры и методики интерпретации, но полностью не избавляло от влияния зоны проникновения. С другой стороны, в зоне проникновения после вскрытия пласта происходит перемещение. флюидов. В момент проведения каротажа мы получаем информацию об изменении физических свойств зоны проникновения, которые контролируются, главным образом, пористостью, проницаемостью и нефтенасы-щенностью. Эти параметры в зоне проникновения могут быть определены с большей точностью и достоверностью, чем в неизмененной части залежи. Поэтому, актуальными представляются исследования связей между гидродинамическими и геофизическими характеристиками присква-жинной зоны и разработка программно-алгоритмических средств математического моделирования и инверсии для комплекса данных ГИС и

геолого-технологических исследований (ГТИ: параметров бурения, свойств флюидов и т.д).

Целью работы является повышение достоверности интерпретации, более полное извлечение геофизической и геологической информации в сква-жинной геоэлектрике путем создания новых комплексных геофизических и гидродинамических моделей прискважинной зоны, разработка соответствующего программно-алгоритмического обеспечения, базирующегося на концепции совместной интерпретации, объединяющей различные геофизические и геолого-технологические методы исследования в скважинах.

Основные задачи исследований

1. Создание гидродинамической модели зоны проникновения при бурении скважин, основанной на комплексном анализе ГИС и ГТИ; анализ факторов, определяющих физические свойства околоскважинного пространства.

2. Установление связей гидрофизических и электрофизических характеристик горных пород, классификация типов распределения УЭС в прискважинной области.

3. Разработка методики и создание автоматизированной системы интерпретации данных ВИКИЗ; создание средств совместной инверсии данных электрических (БКЗ), низкочастотных (ИК, ИКЗ) и высокочастотных индукционных (ВИКИЗ, ВЭМКЗ) зондирований в рамках единой геоэлектрической модели.

4. Обоснование и развитие способов интерпретации, основанных на совместной инверсии геофизических и геолого-технологических данных.

Фактический материал и методы исследований

Исследования базировались, главным образом, на математическом моделировании, сопровождающемся оценками точности и тестированием программ. В работе использовались апробированные и хорошо зарекомендовавшие себя математические методы информационного анализа, линейной и нелинейной минимизации, вычисления статистических характеристик.

Теоретической основой решения поставленных задач служат теория двухфазной фильтрации жидкостей в пористых средах, статистическая теория интерпретации и разработанные лично автором и в соавторстве методические и программно-алгоритмические средства:

• оценки чувствительности измеряемых характеристик к параметрам моделей, качественной интерпретации данных ВИКИЗ на основе гидродинамических представлений, алгоритмы и программы выделения границ пластов и двумерной инверсии;

• многофункциональная система обработки и интерпретации данных высокочастотных каротажных зондирований МФС ВИКИЗ, программа комплексной интерпретации данных электрических (БКЗ) и электромагнитных (ВИКИЗ, ИК) методов исследований скважин SELECT, программный комплекс совместной инверсии геоэлектрических и гидрофизических параметров EL_HYDRO.

Для определения оптимального набора фактического материала при решении поставленных задач соискателем проанализированы и систематизированы данные по технологии бурения, материалы геофизических, геолого-технологических и петрофизических исследований.

В работе использованы материалы ГИС и ГТИ, полученные на скважинах Федоровского и Когалымского месторождений (всего около 40 скважин). Привлекались данные исследований кернового материала, результаты изучения физических свойств бурового раствора и пластовых флюидов. Отметим высокое качество фактического материала, которое является необходимым условием при детальном изучении строения прискважинной зоны.

Наряду с программами, разработанными соискателем, в работе использовались программы М.И. Эпова, А.А. Кашеварова, М.Н. Ники-тенко, В.Н. Глинских, Г.А. Борисова, Ю.А. Дашевского, И.В. Суродиной и Н.И. Горбенко.

Для верификации программного обеспечения проводился сравнительный анализ расчетов по программам, предоставленным разными авторами, выполнялись тестовые расчеты для известных моделей. Возможности разработанных методов, средств математического моделирования и интерпретации изучены в процессе обработки сотен каротажных диаграмм, полученных на Когалымском, Федоровском и других месторождениях.

Для верификации результатов привлекались материалы заключений геофизических и нефтяных организаций, определения петрофизичес-ких характеристик кернового материала (ОАО "Сургутнефтегаз", ЗАО "ЛУКОЙЛ-АИК"). В рамках комплексного изучения характеристик нефтяных пластов были использованы материалы научных публикаций и производственных отчетов (ОАО "СибНИИНП", Тюмень, 2001; ЗАО "НЕФТЕКОМ", Тюмень, 2002).

Защищаются следующие научные положения и результаты

1. Высокоинформативная комплексная геофизическая и гидродинамическая модель прискважинной зоны обеспечивает более глубокий уровень понимания причинно-следственных связей между процессами двухфазной фильтрации жидкостей в пористом нефтенасыщенном кол-

лекторе и пространственно-временным распределением электропроводности.

2. Разработанные алгоритмические и программные средства позволяют воспроизводить эволюцию зоны проникновения, начиная с момента вскрытия коллектора, и прогнозировать ее характеристики при различных сценариях бурения.

3. Система автоматизированной интерпретации данных высокочастотного электромагнитного каротажа: реализованное в системе сочетание эффективных методов решения прямых и обратных задач, выделения границ пластов, оригинальных методик построения стартовых моделей, оценок информационной значимости геоэлектрических параметров для выбора стратегии инверсии, в отличие от применявшихся ранее палеточных методов, повысило оперативность и качество обработки экспериментальных данных.

4. Совместная инверсия диаграмм электрического (БКЗ) и высокочастотного электромагнитного (ВИКИЗ, ВЭМКЗ) каротажа на основе гидродинамически обоснованной модели повышает достоверность определения характеристик нефтяного пласта.

Научная новизна и личный вклад

Впервые разработаны теоретические положения и предложена оригинальная концепция определения характеристик нефтяных залежей на основе единой геофизической и гидродинамическоймодели. При этом—в отличие от традиционных методик - зона проникновения рассматривается не как мешающий объект, а как источник важной информации о фильтра-ционно-емкостных характеристиках залежи. В схеме интерпретации учитывается фактор времени. Геоэлектрические модели строятся с учетом особенностей гидродинамической обстановки в окрестности скважины.

В работе рассмотрены вопросы интерпретации данных электрического и электромагнитного каротажа на основе анализа гидродинамических процессов в прискважинной зоне. Обратная задача для набора методов ГИС с использованием гидродинамической модели зоны проникновения в такой постановке решается впервые.

Выполнена комплексная геофизическая и гидродинамическая интерпретация экспериментальных данных по ряду скважин Когалымско-го месторождения. В результате построены согласованные геоэлектрические и гидродинамические модели водо- и нефтенасыщенных пластов. Полученные соискателем результаты комплексной геофизической и гидродинамической интерпретации впервые позволили рекомендовать комплекс ГИС, ГТИ для оптимизации технологии вскрытия залежей и перфорации продуктивных интервалов.

При определяющем участии соискателя создано три поколения системы автоматизированной интерпретации данных высокочастотного электромагнитного каротажа. Сочетание эффективных методов решения прямых и обратных задач, оригинальной методики построения стартовых моделей, оценки информационной значимости геоэлектрических параметров обеспечили системе широкое внедрение. Разработаны рекомендации по ее применению в разнообразных геолого-геофизических условиях.

Разработаны методика и программа инверсии данных комплекса электрических (БКЗ) и электромагнитных (ВИКИЗ, ВЭМКЗ, ИК) методов исследований скважин. Показано, что совместная инверсия экспериментальных данных электрических и электромагнитных методов приводит к улучшению свойств обратной задачи: область эквивалентных решений значительно уменьшается.

Соискателем обобщены теоретические материалы и экспериментальные данные по математическому моделированию и интерпретации геофизических, геолого-технологических и петрофизических исследований в нефтегазовых скважинах. Установлены типы геоэлектрических и гидродинамических моделей, описывающих распределение физических свойств в зоне проникновения при бурении скважин с применением глинистых буровых растворов.

Теоретическая и практическая значимость результатов

В диссертационной работе получило теоретическое обоснование новое направление интерпретации данных каротажа. Предложенная соискателем концепция комплексной геофизической и гидродинамической интерпретации и разработанные программно-алгоритмические средства обеспечивают более высокий уровень понимания причинно-следственных связей между процессами фильтрации и пространственно-временной эволюцией зоны проникновения.

Результаты исследований реализованы в промышленном программном комплексе МФС ВИКИЗ, который поставляется с аппаратурой ВИКИЗ и АЛМАЗ. Научно-производственным предприятием геофизической аппаратуры "Луч" (Новосибирск) выпущено более 250 комплектов аппаратуры, которая эксплуатируется в 25 организациях России, Китая и Казахстана (ОАО "Сургутнефтегаз", ОАО "Татнефтегеофизи-ка", ОАО "Казпромгеофизика", "Shengli Oil Field Well Logging Company" и др.). Система также используется в учебном процессе в Новосибирском государственном университете, Иркутском государственном техническом университете, Томском политехническом университете и Уральской горно-геологической академии.

Результаты работ по созданию комплексных геофизических и гидродинамических моделей для скважин Когалымского месторождения внедрены в ЗАО "ЛУКОЙЛ-АИК" (Когалым) и используются для оптимизации бурения и геофизических исследований в скважинах.

Разработки соискателя позволяют более точно и достоверно определять физические свойства коллекторов, повышают надежность и информативность интерпретации при решении задач скважинной геоэлектрики.

Апробация работы и публикации

Основные положения и результаты диссертационной работы представлялись на:

• международных научных форумах - XVII Генеральной ассамблее Европейского геофизического союза EGS (Шотландия, Эдинбург, 1992), Международных геофизических конференциях и выставках под эгидой Союза геофизиков-разведчиков SEG (Москва, 1993,2003; Санкт-Петербург, 1995), I, II Международных геофизических конгрессах Казахстана (Казахстан, Алматы, 1995, 1998), Международной геофизической конференции "Электромагнитные исследования с контролируемыми источниками" (Санкт-Петербург, 1996), Международной конференции и выставке по геофизическим исследованиям скважин (Москва, 1998), II Балканском геофизическом конгрессе (Турция, Стамбул, 1999), Международной конференции "Неклассическая геофизика" (Саратов, 2000), Международной геофизической конференции "300 лет Горно-геологической службе России" (Санкт-Петербург, 2000), 43-м ежегодном заседании Союза профессиональных каротажников SPLWA, (Япония, Оисо, 2002), I Международной конференции "Обратные задачи: Моделирование и имитация" (Турция, Фетхие, 2002), Международной конференции по слабо определенным и обратным задачам (Новосибирск, 2002), 29-й сессии Международного семинара им. Д.Г. Успенского "Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей" (Екатеринбург, 2002), Международной конференции "Химия нефти и газа" (Томск, 2003), Международной конференции по математическим методам в геофизике "ММГ-2003" (Новосибирск, 2003);

• всесоюзных и всероссийских семинарах и конференциях - "Теория и практика решения обратных задач геоэлектрики" (Алма-Ата, 1991), "Условно-корректные задачи математической физики и анализа" (Новосибирск, 1992), "Пути повышения эффективности геологической интерпретации геофизических исследований скважин при разведке, эксплуатации и подсчете запасов месторождений нефти и газа Западной Сибири" (Тюмень, 1997), "Состояние и пути развития высокочастотного электромагнитного каротажа" (Новосибирск, 1998), "Пути развития и повышения эффективности тех-

пологий электрических и электромагнитных методов изучения нефтегазовых скважинах" (Новосибирск, 1999), "Теория и практика электромагнитных методов исследований земной коры и околоскважинного пространства' (Новосибирск, 2000), "Геофизические исследования в нефтегазовых скважинах" (Новосибирск, 2002), "Геомодель-2003" (Геленджик, 2003);

региональных конференциях, а также семинарах в Институте гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН.

По теме диссертации опубликовано 29 работ. В том числе: 2 монографии, 2 препринта, 13 статей в российских и зарубежных научных журналах, 12 публикаций в трудах и материалах научных конференций.

Наиболее крупные результаты по теме работы вошли в сборники "Основные результаты научно-исследовательских работ ОИГГМ СО РАН" за 1991-1995 гг. (программные комплексы МФС ЭРА, ЭРА-ОПТИМА, ЭРА-ВИКИЗ), за 1999 г. (МФС ВИКИЗ). Работы по методике двумерной инверсии ВИКИЗ (2001 г.) и исследования по созданию комплексной геоэлектрической и фильтрационной модели (2003 г.) вошли в список достижений Сибирского отделения РАН.

Работа выполнена в Институте геофизики СО РАН. Исследования проводились в соответствии с планами НИР Института по программам фундаментальных исследований СО РАН: на 1991-1995 гг. (№ 3.1.1.03), на 1996-2000 гг. (№ 3.1.15.5), на 1998-2000 гг. (номер гос. регистрации 01980003021), на 2001-2003 гг. (номер гос. регистрации 01200101571), на 2004-2006 г. (№ 28.7.2). Исследования поддержаны грантом Минвуза № ЗН-230-48, грантами РФФИ № 03-05-64210 и № 04-05-64414, интеграционным проектом № 61 Сибирского отделения РАН.

Благодарности

Успешному проведению работ способствовала поддержка академиков РАН Н.Н. Пузырева и СВ. Гольдина, чл.-корр. РАН В.В. Пухна-чева.

Автор благодарен своим коллегам Ю.Н. Антонову, Е.Ю. Антонову, А.Н. Буловятову, В.Н. Глинских, Ю.А. Дашевскому, А.А. Кашеваро-ву, Н.О. Кожевникову, Н.К. Корсаковой, Э.Е. Лукьянову, Н.П. Запива-лову, B.C. Могилатову, Г.М. Морозовой, М.Н. Никитенко, A.M. Песте-реву, В.И. Пеньковскому, А.Ю. Соболеву, К.В. Сухоруковой, В.Н. Ульянову, В.А. Чеверде за содержательные и плодотворные обсуждения и помощь при выполнении работы.

Автор выражает признательность К.Н. Каюрову - генеральному директору НПП ГА "Луч", а также сотрудникам этого предприятия В.Н. Еремину и В.Т. Лаврухову за постоянное внимание и предоставленные соискателю возможности в практической реализации научных результатов.

Неоценимую помощь в подборе фактического материала и внедрении программных и методических разработок в производство оказали Н.К. Глебочева, И.Д. Драпчук, Т.Н. Кораблева, М.П. Пасечник, В.Ю. Матусевич, К.В. Короткое и Л.И. Третьякова.

Автор благодарен В. И. Самойловой за ценные консультации и рекомендации по вопросам оформления диссертации.

Автор глубоко признателен чл.-корр. РАН М.И. Эпову, оказавшему большое влияние на формирование научных взглядов соискателя, за всестороннюю поддержку и постоянное внимание на протяжении пятнадцати лет совместной работы.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Содержит 329 страниц, 99 рисунков и 21 таблицу. Библиография содержит 186 наименований.

Последовательность изложения материалов в диссертации обусловлена логикой выполненных исследований, включающих следующие основные этапы:

• развитие методов и средств комплексной электрогидродинамической интерпретации;

• создание систем обработки и интерпретации данных электромагнитных и электрических методов ГИС;

• практическое применение разработанных средств для решения геофизических задач.

Во введении сформулирована цель работы, показана ее актуальность, конкретизированы задачи исследований и представлены защищаемые научные положения и результаты, а также определена научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе сделан обзор научных публикаций по проблеме интерпретации данных ГИС и современных представлений о гидродинамических процессах при бурении скважин.

Вторая глава посвящена развитию теории и алгоритмов комплексной интерпретации данных ГИС и ГТИ в рамках единой геофизической и фильтрационной модели зоны проникновения. Исследованы связи между гидрофизическими и электрофизическими характеристиками пластов-коллекторов.

В третьей главе изложено решение задачи выделения и идентификации границ пластов.

Четвертая глава содержит описание многофункциональной системы анализа и интерпретации каротажных диаграмм МФС ВИКИЗ и примеры ее практического применения. Рассмотрены вопросы выбора стар-

товой модели на основе фильтрационных представлений, двумерного подхода к инверсии, эволюции зоны проникновения по данным повторного каротажа.

Пятая глава посвящена применению разработанной методики и программно-алгоритмических средств для комплексной интерпретации материалов ГИС и ГТИ, полученных в скважинах Когалымского месторождения.

В заключении сформулированы основные результаты, даны рекомендации по их практическому использованию, перечислены нерешенные вопросы и определены дальнейшие пути развития комплексной геофизической и гидродинамической интерпретации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Обзор проблемы интерпретации данных ГИС

Как справедливо отмечено ДА. Кожевниковым (2001), в скважинной геофизике "сегодня центр тяжести стоящих проблем находится не в сфере техники, а в области методологии". Совершенствование отдельных методов ГИС и развитие их интерпретационной базы не приводит к принципиальному повышению качества и достоверности извлекаемой информации о свойствах изучаемых геологических сред. По мнению соискателя, большие возможности имеются на пути создания комплексных геофизических и гидродинамических моделей прискважинной зоны, базирующихся на концепции совместной интерпретации, объединяющей возможности геофизических и геолого-технологических методов исследования в скважинах.

Предпосылки такого подхода заложены работами по подземной гидродинамике и физике нефтяного пласта (С.Д. Пирсон, R.E. Collins, G.E. Archie, Дж. Амикс, Д. Басе, Р. Уайтинг, Е.Г. Леонов, D. Allen, В.П. Ильин), анализу геолого-технологических исследований (Э.Е. Лукьянов, Р.А. Валиуллин). Комплексный подход к интерпретации данных каротажа на основе упрощенной фильтрационной модели развивали: П.И. Дворецкий, И.Г. Ярмахов, СБ. Попов, J. Zhang, Q. Ни, Z. Liu, М. Peeters, J. Kovats, К. Moita, A. Pech, F.O. Alpak, T.M. Habashy, С. Torres-Verdin, В. Dussan, Z. Liu, J. Oyang.

Принципиальными вопросами обработки и интерпретации результатов ГИС и ГТИ, которые рассматриваются в диссертационной работе, являются:

• проникновение фильтрата бурового раствора в пласты-коллекторы, его влияние на распределение физических свойств и учет параметров зоны проникновения при оценке характеристик нефтяных залежей;

• методы и подходы к инверсии данных измерений, включая вопросы разработки программных средств;

• теоретическое обоснование и программно-алгоритмическая реализация инверсии данных ГИС на основе гидродинамической модели зоны проникновения.

Не претендуя на полноту обзора обширного ряда научных результатов российских и зарубежных ученых, в первой главе проанализированы наиболее значимые, в контексте проведенного исследования, работы в данной области.

Исследованиям в скважинах посвящены работы нескольких поколений ученых, начиная с основателей ГИС К. и М. Шлюмберже, Г. Долля. Известны отечественные научные школы Л.М. Альпина, С.Г. Комарова, В.Н. Дахнова, коллективы каротажников Твери (Е.В. Чаадаев, В.В. Верж-бицкий), Октябрьского (Л.Е. Кнеллер, А.П. Потапов, И.Л. Кнеллер). Большой вклад в теорию прямых и обратных задач каротажа внесли В.Л. Друс-кин, Л.А. Книжнермаи, Т.В. Тамарченко, участники Электромагнитного консорциума, возглавляемого М.С. Ждановым в университете Солт-Лейк Сити (Юта, США). На высоком уровне ведутся работы в исследовательских центрах Baker Hughes, Schlumberger. Известностью среди специалистов пользуется сибирская школа геоэлектрики, в составе которой автору выпала честь работать более 20 лет. Представители этой школы - Д. С. Даев, А.А. Кауфман, Л.А. Табаровский, М.И. Эпов, Ю.Н. Антонов, B.C. Моги-латов, Ю.А. Дашевский, В.П. Соколов, B.C. Крнвопуцкий, Е.Ю. Антонов и др. - развивали теоретические основы индукционного и электрического каротажа, значительно продвинулись в вопросах интерпретации, предложили ряд новых методов и аппаратурных реализаций.

Особое место в комплексе ГИС занимает высокочастотное индукционное каротажное изопараметрическое зондирование ВИКИЗ, не имеющее аналогов по пространственному разрешению. Его квазиволновое истолкование, идеи измерения относительных амплитудно-фазовых характеристик предложены Д.С. Даевым. Теоретические основы и конструктивные принципы аппаратуры описаны в работах (Антонов, Жмасв 1979; Антонов, 1980).

В области теоретической проработки и практической реализации обратных задач геофизики значительные результаты получены А.С. Алексеевым, СИ. Кабанихиным, Л.А. Табаровским, М.И. Эповым, Л.Ф. Московской, Л.Е. Кнеллером и др.

Статистическая теория интерпретации геофизических наблюдений, в рамках которой построено большинство автоматизированных систем, развита в работах (Халфин, 1958; Гольцман, 1975; Яновская, Порохова, 1983). Разработан целый ряд программ для интерпретации данных элект-

ромагнитных зондирований (Порохова, Ковтун, 1970; Захаркин, Могила-тов, 1987; Исаев, Тригубович, 1983; Эпов, Ельцов, 1992; Московская, 2004).

Созданы эффективные алгоритмы и программы для решения прямых и обратных задач скважинной геоэлектрики (Дашевский, Суродина, Эпов, 2002,2003; Друскин, Тамарченко, 1988; Кнеллер. и др., 2001, 1992, 1990,1989; УеИзоу, Ероу й а1., 2000). В России широкое распространение получили средства интерпретации данных ГИС: программа ЭКАР (Де-вицын, Рудяк, Снежко, Шеин, 1997), система СИАЛ-ГИС (Нежданова, Ошибков, Самсоненко, 1998), комплексы ГИНТЕЛ, ПОДСЧЕТ, ИНГИС.

При автоматизированной интерпретации широко используются методы целенаправленного подбора. Модель экспериментального материала представляется в виде

¿7 = / + ?, (1)

где 0 - экспериментальные данные (компоненты 111 (/ = 1,2,п) вектора € имеют смысл отдельныхизмерений), / - поле идеализированного объекта, полученное расчетом прямой задачи, V - вектор расхождений реального и идеализированного сигнала в точках наблюдений (помеха). Привлечение ковариационной матрицы ¿.исчерпывающе характеризующей случайную составляющую сигнала, позволяет описать модель эксперимента и перенести элемент неопределенности из пространства исходных данных в пространство параметров модели (Табаровский, Эпов, Сосунов, 1985).

Для подбора параметров разреза обычно ставится задача минимизации функционала / по параметрам модели р:

где./^3 - синтетические и измеренные значения сигналов, п - их общее число, X, - весовые функции, которые определяются метрологическими характеристиками аппаратуры и локальностью многозондовых систем измерений.

Проблема регуляризации может быть решена наложением априорных ограничений на искомые параметры. Априорные данные используются также для выбора начального приближения.

В автоматизированную интерпретацию целесообразно включать оценку информационной значимости параметров модели, тесно связанную с оценкой эквивалентности, для чего строится матрица чувствительности

и находятся ее собственные значения и собственные векторы. Направление вдоль собственного вектора, соответствующего максимальному собственному значению, указывает траекторию, вдоль которой наиболее существенно изменяется целевая функция (2). Этот факт используется для выбора эффективной стратегии инверсии (Эпов, Ельцов, 1990). На анализе матрицы чувствительности основано введение обобщенного параметра эквивалентности (Табаровский, Эпов, Сосунов, 1985). Оценка чувствительности регистрируемых сигналов к параметрам моделей позволяет проектировать системы измерений. Такой подход использовался в работах (Ельцов, Эпов, 1999; Yeltsov, Epov, 2000) для оценки эффективности фазовых и амплитудных характеристик высокочастотных электромагнитных зондирований.

Традиционно инверсия экспериментальных данных выполняется отдельно для различных методов и на основе комплексного анализа обобщается (Гурленов, Данилов, Зубарев, 1997). Выполненная в рамках монометодов инверсия из-за различных механизмов распространения полей, например постоянного электрического (БКЗ) и переменного электромагнитного (ИК, ВИКИЗ), и разной структуры областей эквивалентности порождает плохо сопоставимые между собой модели.

Иногда применяется совместная инверсия данных нескольких методов в рамках единой модели. Такие подходы развивались в работах (Кнел-лер, Потапов и др., 1992; Кнеллер, Гайфуллин, 1996; Miller et al., 2003; Ельцов, Антонов, Хакимзянов, 2003).

Для создания более эффективных методов анализа и интерпретации данных ГИС целесообразно рассматривать результаты каротажа в комплексе с фильтрационными процессами, которые определяют физические свойства вскрываемого нефтяного пласта. Вопросы фильтрации двухфазной жидкости и формирования зоны проникновения изучались Р. И. Ниг-матулиным, В.В. Кормильцевым, В.В. Пухначевым, Р.А. Валиуллиным, Б.Г. Михайленко, В.П. Ильиным, А.А. Кашеваровым, В.И. Пеньковским, Н.К. Корсаковой, В.В. Шелухиным.

В последние годы получили развитие программно-алгоритмические средства моделирования двухфазной фильтрации (А.А. Кашеваров, В.И. Пеньковский, Н.К. Корсакова), распределения электрического (Ю.А. Дашевский, И.В. Суродина, Н.И. Горбенко, Г.А. Борисов) и электромагнитного (М.И. Эпов, М.Н. Никитенко, В.Н. Глинских) полей в геологической среде.

В отличие от распространенного на практике представления о зоне проникновения как статическом объекте с резкими границами "зона проникновения - пласт", из фильтрационных представлений вытекает изменяющийся во времени характер этого объекта и сложное пространствен-

ное распределение его физических свойств, далекое от фронтальной идеализации. Использование динамической модели зоны проникновения позволяет оценивать проницаемость по данным разновременных измерений в скважинах (Tobola, Holditch, 1991), что делает электрические методы не только "методами пористости", но и "методами проницаемости".

В первой главе подробно рассмотрены процессы в системе "скважина-пласт" и механизмы взаимодействия глинистого бурового раствора с пластовыми флюидами и скелетом породы (мы не рассматриваем химические реакции и предполагаем, что изменений свойств пород при бурении из-за смены напряжений не происходит).

Характеристики зоны проникновения зависят от целого ряда параметров, которые образуют две основные группы: петрофизические и технологические. К первым относятся фильтрационно-емкостные параметры (пористость, проницаемость, нефтенасыщенность), минерализация, вязкость, сжимаемость горных пород. Технологические параметры характеризуются скоростью бурения, геометрией бурового инструмента, соотношением давлений буровой жидкости и пластовых флюидов и т.д. Наиболее важхгую роль в формировании физических свойств зоны проникновения играют вытеснение пластовых флюидов фильтратом бурового раствора, сопряженные течения в скважине и пласте, солеперенос, оседание твердой фазы бурового раствора в поровых каналах (кольма-тация), неоднородность коллектора по вертикали (слоистость), динамика роста глинистой корки.

Глава 2. Комплексная электрогидродинамическая интерпретации

Совместная интерпретация данных электрического и электромагнитного каротажа (БКЗ, ПС, ИК, ВИКИЗ) и ГТИ основана на построении геофизической модели околоскважинной зоны, возникающей в результате бурения и фильтрации промывочной жидкости в коллектор, и трактуется как согласование совокупности геофизических, технологических и гидрофизических данных в рамках единой модели (рис. 1).

В результате внедрения бурового раствора в пласт образуется зона проникновения, распределение физических свойств в которой определяется законами гидродинамики течения жидкостей в пористых средах. При построении гидродинамической модели зоны проникновения (совместно с А.А. Кашеваровым) сделаны следующие предположения. Напорное течение несжимаемого бурового раствора в скважине описывается в гидравлическом приближении. Скорость роста глинистой корки пропорциональна расходу бурового раствора в пласт. Изменение пористости в при-скважинной зоне из-за внедрения глинистых частиц учитывается введе-

нием в момент вскрытия пласта начального фильтрационного сопротивления. Двухфазная фильтрация несмешивающихся жидкостей описывается моделью Баклея-Леверетта. Для моделирования солепереноса используется уравнение переноса консервативной примеси. Сжимаемость пласта учтена введением линейной зависимости пористости от давления. Влияние капиллярных сил не учитывается. Считается, что гравитационной дифференциации фаз нет, поскольку фильтрация рассматривается во временном интервале, не превышающем нескольких суток.

На основе математического моделирования гидродинамических процессов, воспроизводящих реальные услопня бурения, были выявлены основные особенности пространственно-временного распределения гидрофизических характеристик. В частности установлено, что крутизна фронта водонасыщенности зависит от соотношения содержания пластовых флюидов: чем больше содержание нефти в пласте, тем круче фронт водонасыщенности. Сильное гидродинамическое воздействие на пласт во время бурения обеспечивает проникновение в коллектор определенного объема фильтрата, который мало зависит от содержания нефтяной фазы в пласте. Поскольку последняя обладает большей вязкостью, чем вода, при увеличении нефтенасыщенности фильтрационные процессы развиваются в большем объеме околоскважин-ного пространства.

Основное перераспределение насыщенности и концентрации происходит во время бурения в призабойной части. При удалении забоя от вскрытой части коллектора гидродинамическое воздействие на пласт ос-

Рис.

1. Схема комплексной интерпретации.

лабевает, объем внедряемого фильтрата уменьшается, чему также способствует рост глинистой корки.

Количественно оценены основные факторы, определяющие изменение физических свойств зоны проникновения. Это величина репрессии давления на пласт и время активного гидродинамического воздействия, объемная доля твердых частиц в буровом растворе, вязкость флюидов и, соответственно, фазовая проницаемость. Другие факторы оказывают значительно меньшее влияние.

Гидрофизические и электрофизические характеристики во флюи-донасыщенной пористой среде обычно описывают соотношением типа формулы Арчи (Archie, 1942). В работе предложено ее обобщение (совместно с А.А. Кашеваровым). Зависимость удельного электрического сопротивления р пористой горной породы от концентрации С, водона-сыщенности S и пористости т при температуре Т определяется следующим соотношением

р « А (С + CJ' (S + 50Г (m + т0У /(Г). (4)

Рассматриваются только подвижные флюиды. Доля остаточной воды и нефти отнесена к скелету породы (т.е. в модели используется эффективная пористость), она учтена в константах С0, S0, т0 и А. Константы, как и показатели степеней p,guq, подбираются с учетом петрофизи-ческих особенностей залежи и параметров бурения.

После вскрытия коллектора величины С, S изменяются от стенки скважины вглубь пласта. При заданных значениях нефтенасыщенности, концентрации солей в буровом растворе и пластовой воде, выражение (4) описывает радиальное распределение УЭС. На основе анализа этого соотношения были изучены особенности распределения водонасыщен-ности и концентрации в окрестности скважины, установлена их связь с геоэлектрическими параметрами. Так, в водонасыщенных пластах (S=1) электрическое сопротивление изменяется только из-за изменения концентрации солей в зоне проникновения. Если концентрация солей в буровом растворе меньше, чем в пластовой воде, то С(г) - неубывающая функция. В нефтенасыщенных пластах при пресном буровом растворе концентрация С(г) возрастает, водонасыщенность S(r) убывает. На кривой радиального распределения УЭС возникают экстремумы в области максимального содержания пресного фильтрата (промытая зона) и наибольшего скопления минерализованной пластовой воды (окаймляющая зона). Установлены условия образования последней, которые зависят в основном от содержания нефтяной фазы и отношения вязкости флюидов.

В результате инверсии данных электрического и электромагнитного каротажа определяется пространственное распределение удельного элект-

рического сопротивления. Распределение УЭС можно также получить по данным гидродинамического моделирования, используя выражение (4). Таким образом, устанавливается модельная связь между результатами инверсии данных каротажа (геоэлектрическая модель) и гидродинамическими процессами (гидродинамическая модель). Для согласования всего комплекса электрофизических, гидрофизических и технологических данных решается оптимизационная задача. В рамках единой модели подбирается такое пространственное распределение модельных параметров, чтобы при этом решения соответствующих прямых задач наилучшим образом удовлетворяли экспериментальным данным. Свойства обратной задачи резко улучшаются, если интерпретировать геофизические исследования в скважинах с учетом гидродинамических процессов.

Для интерпретации результатов измерений электрического и электромагнитного комплекса ГИС (БКЗ, ВИКИЗ, ИК) была разработана программа SELECT. Программа реализует послойное восстановление электропроводности путем минимизации функционала (2), составленного из результатов измерений несколькими методами.

При решении обратной гидродинамической задачи зона проникновения разбивалась на интервалы (гм, г), в которых определялось электрическое сопротивление и решалась задача минимизации функционала, обеспечивающего эквивалентность геоэлектрической и гидродинамической модели по интегральной проводимости

1 » ?

К =— 2А,(С;->;_,)/ J P(r)dr-<T,),

где N - число радиальных областей, rt— их радиусы,, \t—]весовыекоэффициенты, а, — значения проводимости (величины, обратные УЭС), полученные в результате инверсии данных ГИС, значения удельного электрического сопротивления, получаемые из соотношения (4). Анализ целевых функций для комплекса данных показал, что весьма обширные для отдельных методов области эквивалентности пересекаются в значительно меньшей по размеру области.

Приведем пример совместной инверсии в продуктивном (5^= 0.72) пласте. Концентрация солей Cf В пласте равна 20 г/л, в буровой жидкости - 0.9 г/л. На рис. 2 приведены результаты подбора модельных параметров: распределения концентрации, водонасыщенности и электрического сопротивления. Максимальная глубина проникновения бурового раствора ~ 0.6 м. В промытой зоне сопротивление составляет более 50 Ом-м. Далее расположена окаймляющая зона с пониженным электрическим сопротивлением (менее 10 Ом-м). Пористость, определенная в результате интерпретации, составляет 0.22.

Для приближенной оценки пористости использовались два значения электрического сопротивления, соответствующие зоне полного вытеснения пластовой воды и неизмененной части пласта. Уточнение пористости и определение коэффициента фильтрации проводилось из балансовых соотношений для объемов фильтрата бурового раствора и вытесненной из зоны проникновения нефтяной фазы.

Дополнительная информация о физических свойствах флюидов и режиме бурения позволяет уменьшить параметрическую неопределенность комплексной интерпретации. Важную роль играют априорные данные (исследования керна, ограничения пространства модельных параметров, которые для продуктивных пластов, как правило, хорошо известны).

По результатам одномерной инверсии синтезировалась двумерная гидродинамическая модель коллектора, которая учитывает вертикальные перетоки флюидов через границы пластов с разной проницаемостью. При необходимости ее параметры уточнялись.

Для анализа связи между основными параметрами, определяющими развитие зоны проникновения, были проведены расчеты для различных режимов бурения, плотности бурового раствора и разных соотношений пластового, гидростатического давления и давления нагнетания. Установлено, что объем фильтрата при варьировании основных параметров давления и проницаемости сильно отличается. Для хорошо проницаемых коллекторов влияние коэффициента фильтрации на объем фильтрата незначительно, что, в частности, подтверждается данными ка-

вернометрии. Очень сильно влияние на объем фильтрата характеристик глинистой корки, свойства которой удобно описывать параметром - отношением коэффициента фильтрации и объемной доли твердых частиц в буровом растворе. Установлено, что утяжеление бурового раствора за счет увеличения объемной доли твердых частиц не приводит к прямому увеличению зоны проникновения. Чем больше глинистых частиц, тем быстрее формируется глинистая корка и, следовательно, замедляется поступление фильтрата в пласт.

Глава 3. Вьщеление пластов по данным ВИКИЗ

Для решения задачи комплексной интерпретации, основанной на учете процессов фильтрации, необходима специальная методика выделения границ пластов. Применяемые на практике методы выделения пластов по данным ГИС оказываются неприемлемыми. Непрерывная интерпретация каротажных диаграмм, получившая распространение на Западе, также некорректна из-за особенностей пространственного течения флюидов. Основанием для построения методики выделения пластов по данным ВИКИЗ служит его высокая вертикальная и радиальная разрешающая способность.

В главе 3 приводится решение задачи выделения пластов и снятия "среднепластовых" (существенных) значений, которое базируется на физическом анализе поведения разности фаз при пересечении границ для горизонтально-слоистой среды. Двумерная в общем случае модель око-лоскважинной области редуцируется в горизонтально-слоистую и цилиндрически-слоистую. Первая использовалась в задаче выделения границ, вторая - в задаче снятия существенных значений.

На основе решения для компонент поля произвольного магнитного диполя (Табаровский, 1975; Эпов, 1979), были получены частные решения для вертикальной компоненты магнитного поля вертикального магнитного диполя при пересечении зондом слоя и одной границы.

Из анализа решения установлено, что подынтегральные функции содержат сомножитель, не связанный с расстоянием до границ, и экспоненциальную функцию, описывающую вертикальное геометрическое затухание. Наибольшее изменение (уменьшение или увеличение) подынтегральной функции наблюдается когда приемник или источник расположены на границе. Если источник и приемник расположены по разные стороны границы, подынтегральная функция не имеет экстремума, и на этом интервале поле изменяется монотонно. Таким образом, сделан вывод: граница всегда располагается на участке монотонного изменения сигнала и не может находиться в точках с экстремальными сигналами. Численный анализ показал, что граница

выделяется на монотонном интервале по наибольшему изменению (максимум производной).

Предложена характеристика вертикального разрешения для зондов ВИКИЗ (коэффициент вертикального разрешения)

(6)

Е — измеренный сигнал, г - расстояние по скважине.

Для выявления связи характеристики с вертикальным разрешением в классе горизонтально-слоистых моделей были построены обобщенные палетки, описывающие зависимость между минимальными мощностями выделяемых пластов и пороговыми значениями Т}г. Вычислительные эксперименты показали, что оптимальным для выделения пластов является интервал значений

При тестировании на синтетических данных установлено, что истинные и выделенные с помощью разработанного алгоритма положения границ в большинстве случаев практически совпадают. Наибольшие расхождения (~0.4 м) наблюдаются при выделении границ между очень контрастными по УЭС слоями (100-2 Ом-м). Для опробования разработанных процедур выделения пластов были использованы данные, полученные на скважине 4611 Федоровского месторождения (интервал глубин 2070-2107 м). На рис. 3 показаны два варианта попластовой разбивки. Вертикальными линиями показаны границы, соответствующие разным пороговым значениям.

Поскольку оценка параметров радиальных зон вокруг скважины осложняется неоднородностью выделенных пластов по вертикали и влиянием вмещающих пород, для уменьшения искажающего влияния перечисленных факторов был разработан специальный алгоритм снятия существенных значений.

Обычная практика снятия существенных значений, по которым затем определяются средние для пласта характеристики, базируется на том, что "экстремальные значения кривых, а также участки с постоянными показаниями на некотором интервале, являются основными данными измерений УЭС пластов" (Антонов, Жмаев, 1979). Исследование синтетических диаграмм в двумерных моделях показало, что этот вывод справедлив для мощных (более 2.5 м) и сравнительно хорошо проводящих пластов (УЭС не более 10 Ом-м). Большую роль играет контраст сопротивлений с вмещающими породами.

Разработана процедура автоматического снятия отсчетов, которая состоит из двух блоков. В первом осуществляется оценка интервала пласта, где влиянием вмещающих пород можно пренебречь. Во втором вы-

Рис. 3. Выделение пластов при различном вертикальном разрешении.

числяется средневзвешенное значение кажущихся проводимостей в этом интервале. В случаях, когда вмещающие породы влияют на все показания в пласте, необходимо вносить поправки, учитывающие их вклад в измеряемые сигналы.

Таким образом, на основе математического моделирования проанализировано влияние границ на поведение каротажных диаграмм ВИКИЗ. Выработаны формальные критерии определения минимально допустимых мощностей пластов для инверсии. Построен общий алгоритм выделения пластов и снятия существенных значений. Созданные процедуры вошли в состав системы МФС ВИКИЗ.

Глава 4. Многофункциональная система МФС ВИКИЗ н примеры ее применения

Среди методов, используемых при комплексной интерпретации ВИКИЗ обладает наибольшим пространственным разрешением и информативностью. От качества инверсии ВИКИЗ в значительной степени зависит успех в определении детального строения прискважшшой зоны. В главе 4 подробно рассмотрена структура и функциональные возможности системы интерпретации, приведены многочисленные примеры ее применения для решения целого ряда задач. Основываясь на 10-летнем опыте применения ВИКИЗ, систематизирован и обобщен материал по результатам

исследований в нефтегазовых скважинах в различных геолого-геофизических и технологических условиях.

Рассмотрены примеры применения метода в терригенных и карбонатных разрезах, при пресных и минерализованных буровых растворах. Изучена эволюция зоны проникновения по данным повторных измерений. На основе гидродинамической классификации геозлектрических моделей и априорных сведений о петрофизических параметрах, обсуждается качественная интерпретация.

Общая схема количественной интерпретации включает следующие основные процедуры:

• выделение границ и осреднение диаграмм на интервале пласта (снятие "среднепластовых" значений);

• формирование кривой зондирования для каждого из пластов;

• построение стартовой модели;

• инверсия с использованием методов целенаправленного подбора модельных параметров;

• построение интервалов неопределенности;

• верификация модели разреза двумерным моделированием.

При создании системы была принята концепция дружественного

пользовательского интерфейса. Реализован прямой доступ к функциональным модулям, удобные средства графического редактирования и принцип функциональной избыточности. Все основные действия по обработке и интерпретации можно выполнить, не выходя из системы. Большинство функций выполняется автоматически, однако, это интерактивная система: принципиальные решения на всех этапах обработки принимаются интерпретатором.

В системе реализован широкий набор сервисных функций. Это импорт и экспорт файлов для обмена данными, фильтрация и сглаживание, различные функции визуализации исходных данных и результатов обработки и интерпретации.

В процессе многолетних работ было создано три поколения программного обеспечения для обработки и интерпретации данных ВИКИЗ и его 9-зондовой модификации ВЭМКЗ (АЛМАЗ). Первое поколение промышленной системы реализовано для операционной системы MS DOS и ориентировано на PC совместимые компьютеры. Система второго поколения разрабатывалась в операционной среде OS Windows. Эффективность инверсии повышена за счет корректного выбора стартовых моделей и гибкого управления процедурами минимизации. Были реализованы функции поправок за конечную мощность пласта, эксцентриситет, а также инверсии диаграмм ВИКИЗ на сильно наклонных и горизонтальных интервалах скважин.

Основные отличительные особенности системы последнего поколения - развитый пользовательский и графический интерфейс, высокая скорость интерпретации. МФС ВИКИЗ по своим характеристикам близка к системам обработки в реальном времени и может использоваться для интерпретации данных в процессе каротажа. В отличие от применявшихся ранее палеточных методов, компьютеризированная интерпретация обеспечила существенное повышение достоверности и оперативности обработки экспериментальных данных.

Были созданы компьютерные аналоги палеток, в которых объединены простота решения (задача интерполяции функции нескольких переменных) и постоянно растущие ресурсы ЭВМ. При значительном (до 1000 раз) ускорении решения прямых задач относительная погрешность моделирования не превышает 0.5 %. Для инверсии диаграмм ВИКИЗ выполнена адаптация оптимизационных методов, ранее применявшихся для интерпретации данных наземной геоэлектрики (Эпов, Ельцов, 1992). Предложена трактовка LAS-стандарта на основе сложившейся в России практики применения, разработана программа LAS-MAKER, которая приводит известные диалекты к стандартному виду, что обеспечило обмен данными между программными комплексами, распространенными в России, в частности, СИАЛ ГИС, ГИНТЕЛ и способствовало широкому внедрению системы.

В основу количественной интерпретации положено представление о среде как наборе согласно залегающих слоев. Результатом инверсии является геоэлектрический разрез, включающий последовательность пластов, вскрытых скважиной. Положение каждого из них определяется глубинами кровли и подошвы. Отдельный пласт характеризуется удельными электрическими сопротивлениями промытой зоны, окаймляющей зоны и незатронутой части пласта, а также положением коаксиальных скважине цилиндрических границ между ними.

Инверсия выполняется методами целенаправленного подбора (методы деформируемых многогранников и сингулярного разложения) в одном из четырех режимов: экспресс-инверсия; автоматический подбор; подбор на отдельном интервале; инверсия на субгоризонтальном интервале. Интерпретация базируется на оценке информационной значимости параметров моделей, на основе которой определяется стратегия подбора и учет погрешностей измерений. Последние определяются из метрологических характеристик аппаратуры. Сначала подбираются те параметры, вклад которых в регистрируемые сигналы максимален, затем менее значимые. Таким образом, многопараметрическая инверсия сводится к серии малопараметрических (декомпозиция), что является эффективным регуляризирующим приемом. Для оценки достоверности резуль-

татов на основе статистической модели эксперимента строятся доверительные области модельных параметров. На рис. 4 приведены главное рабочее окно системы и пример автоматической обработки данных по одной из скважин Когалымского месторождения. Показаны исходные каротажные диаграммы, геоэлектрическая модель, доверительные интервалы для УЭС пластов. Слева приведены кривая зондирований и результат инверсии в нефтенасыщенном пласте.

Для многих разрезов, в первую очередь тонкослоистых, необходима двумерная инверсия, учитывающая как горизонтальные, так и радиальные границы. В этом случае ядром системы инверсии должна быть прямая задача, ресурсоемкость которой позволяет оперативно проводить многократные расчеты. Нами использовалась программа двумерного моделирования зондов ВИКИЗ, ВЭМКЗ, построенная на основе приближения Рытова (Эпов, Глинских, 2003,2004).

Был создан алгоритм и программа двумерной инверсии. Особенность подхода состоит в применении метода возмущений. Как правило, определяемая по одномерной инверсии геоэлектрическая модель близка к истинной, она является стартовой для двумерной инверсии. Оценка избытка или дефицита проводимости определяется по величине невязки Лет

-Э -т

экспериментальных а и синтетических <7 данных в каждом пласте -Э т

Соответственно, проводимость на каждой следующей итерации = о( + До.

Учитывая различную чувствительность зондов к параметрам зоны проникновения и пласта, можно определять проводимость зоны проникновения <Хм по диаграммам коротких зондов, а пласта <Тт - по диаграммам длинных. Поправка к радиусу зоны проникновения Дг= Аа&р^О^, и на каждой следующей итерации

Применение двумерной инверсии позволило достоверно определять УЭС в маломощных пластах (до 0.4 м), в настоящее время активно вовлекаемых в разработку, в то время как одномерная инверсия ограничивается пластами, мощность которых превышает 1.5-2.0 м.

На основе анализа и интерпретации данных промежуточных каротажей горизонтальных скважин Федоровского месторождения методом ВИКИЗ выделены основные стадии формирования зоны проникновения. Исследована пространственно-временная эволюция распределения электрического сопротивления. Доказано, что интерпретация диаграмм, полученных во время развития разных фаз формирования зоны проникновения, приводит к моделям как с понижающим, так и с повышающим проникновением. Выделена редко наблюдаемая в экспериментах фаза, соответствующая нейтральному проникновению, когда электрическое сопротивление зоны проникновения и неизмененной части пласта оди-

л.

■о s s л

■о к

•а a

3 р

к s s

n S о

в о w Я Я Я

о w

g 5

0) I

(D X

ill

i is.

наково или различается незначительно. Таким образом, предложено объяснение различных типов проникновения в коллекторах с одинаковыми петрофизическими свойствами по результатам каротажа, выполненного на разных стадиях эволюции прискважинной области.

В последние годы при бурении скважин, особенно боковых стволов, все более широкое применение находят биополимерные высокопро-водящие (до сотых долей Ом-м) промывочные жидкости. Очень низкое сопротивление наблюдается также, если скважина вскрывает соленосные толщи. В этих условиях обычные индукционные методы неэффективны. Обоснованию применения ВИКИЗ в таких скважинах посвящен последний раздел главы. Как показал анализ результатов гидродинамического моделирования, синтетических диаграмм и полевых материалов ВИКИЗ, в этом случае имеют место следующие особенности: фильтрация сильно соленого бурового раствора формирует зоны понижающего проникновения независимо от флюидонасыщения, увеличивается влияние скважины, возрастают погрешности измерения, обусловленные сильным затуханием амплитуды электромагнитного отклика. С другой стороны, проникновение контрастного по УЭС бурового раствора в проницаемые пропластки способствует более уверенному выделению коллекторов.

Рассмотрены вопросы количественной интерпретации диаграмм, полученных в скважинах с сильно проводящим буровым раствором. Исследовано влияние непроводящего корпуса прибора и размеров генераторных и приемных катушек на результаты измерений. Для скважин малого диаметра (боковые стволы) предложено использовать эффективное УЭС скважины, учитывающее долю вытесненной прибором буровой жидкости.

Глава 5. Комплексная интерпретация на примере скважин Когалымского месторождения

В главе приведены результаты построения комплексных геофизических и гидродинамических моделей прнскважинных областей по 20 скважинам 42-го, 62-го, 63-го и 65-го кустов на интервале продуктивного пласта БС11-26. Для построения моделей выполнялась совместная интерпретация данных ГИС (ВИКИЗ, ИК, БКЗ, ПС, кавернометрия, инклинометрия), ГТИ (данные о бурении, свойствах пластовых флюидов и тд.) на основе совместной геофизической и фильтрационной модели по методике, описанной в главе 2. Данные кавернометрии использовались при определении основных характеристик формирования глинистой корки и проникновения фильтрата бурового раствора в пласт. Гидродинамическое моделирование и имита-

ция сигналов ВИКИЗ, БКЗ, ИК выполнялись в двумерной постановке. Анализировались также данные петрофизических исследований керна.

Операции на скважине, которые учитывались при моделировании: бурение, промывка и простой под действием гидростатического давления. Определяющим фактором здесь является интегральное давление. Максимальное воздействие на пласт наблюдается на начальной стадии бурения. По мере удаления забоя от вскрытого интервала из-за потерь давления воздействие уменьшается. Во время промывки скважины воздействие еще больше ослабевает, а в состоянии гидростатического равновесия оно становится минимальным. Течение жидкости в затрубном пространстве определяется компоновкой бурового инструмента, поэтому расчеты проводились с учетом ее геометрии.

Инверсия диаграмм ВИКИЗ, ИК и БКЗ проводилась в несколько этапов. Сначала выполнялась одномерная автоматическая инверсия в системе МФС ВИКИЗ, затем полученная модель согласовывалась с данными других методов с помощью программы SELECT путем комплексной инверсии диаграмм ВИКИЗ, БКЗ и ИК. На следующем этапе для интерпретации привлекались средства двумерного моделирования диаграмм ВИКИЗ, ИК и БКЗ.

Затем согласованная по комплексу электрических и электромагнитных методов геоэлектрическая модель подвергалась гидродинамической интерпретации с использованием программного комплекса одномерного и двумерного гидродинамического моделирования EL_HYDRO. При необходимости, если гидродинамическая модель не удовлетворяла данным ГИС, геоэлектрическая модель корректировалась и выполнялась еще одна итерация.

По результатам интерпретации установлено следующие.

1. Слабая чувствительность зондов БКЗ к положению радиальных границ не позволяет дифференцировать разрез по этим параметрам. В то же время метод БКЗ обладает очень высокой чувствительностью к параметрам высокоомной промытой зоны.

2. Окаймляющая зона с пониженными значениями электрического сопротивления - необходимый элемент геоэлектрической модели. Если в интерпретационной схеме этот элемент отсутствует, избыток проводимости переносится на УЭС пласта. По этой причине значения УЭС, полученные при интерпретации диаграмм ИК и БКЗ по стандартной методике, часто ниже истинных.

3. Нефтенасыщенность пласта в значительной степени определяет тип радиального распределения УЭС. При высокой нефтенасыщенности наблюдается больший контраст по сопротивлению между промытой и окаймляющей зонами.

4. На границах пластов с разными гидрофизическими свойствами основным фактором, влияющим на распределение УЭС в вертикальном направлении, является проницаемость. Через тонкие слабо проницаемые слои, расположенные между хорошо проницаемыми, происходит движение фильтрата в вертикальном направлении. В слабо проницаемый слой внедряется небольшой объем фильтрата и формируется неглубокая зона проникновения, которая обеспечивает транспорт фильтрата в соседние проницаемые слои. Установлено, что чем ниже проницаемость слоя, тем выше давление вблизи стенки скважины, поэтому формируются потоки флюидов в хорошо проницаемые слои. Роль вертикальных перетоков увеличивается также и по той причине, что скорость образования глинистой корки в плохо проницаемых слоях существенно меньше.

5. Так как обменные потоки локализуются вблизи стенки скважины, то при очень высоком контрасте пластов по проницаемости может наблюдаться размыв пород и замедление формирования глинистой корки в зоне контакта слоев. Это явление можно видеть на практических диаграммах кавернометрии.

Рассмотрим результаты комплексной интерпретации для скв. 1216. На рис. 5 приведены основные гидрофизические параметры фильтрационной модели пласта БС11-26 и результаты реконструкции пространственного распределения напора, водонасыщенности, концентрации и электрического сопротивления через 15 часов после начала бурения в момент выполнения каротажа. Показана также толщина глинистой корки. Пласт разбит на 10 однородных прослоев и характеризуется большим разбросом проницаемости: от 0.01 до 12.5 мД. Построенная модель удовлетворяет всем экспериментальным данным комплекса ГИС и ГТИ.

Отметим некоторые важные особенности пространственного распределения электрического сопротивления, которые выявляются только при комплексной интерпретации. На границах слоев с различной проницаемостью на диаграмме УЭС наблюдаются характерные серповидные аномалии, образованные вертикальными перетоками флюидов; часто по диаграммам ВИКИЗ они интерпретируются как ложные слои. В слоях с относительно низкой проницаемостью наблюдается более высокоомная промытая зона. Это следствие отмеченного в главе 2 вывода о постоянстве объема фильтрата, поступающего в пласты с разной проницаемостью. В промытой зоне относительно слабо проницаемых пластов степень замещения пресным фильтратом бурового раствора пластовой воды более высокая.

По результатам комплексной интерпретации было установлено, что параметры прискважиниой зоны зависят главным образом от времени активного гидродинамического воздействия, которое составляло от 12.5

Напор

m к Soil Г!8!8

оо

15 Z, м

Водонасыщенность Концентрация Электрическое солеи сопротивление

Глинистая | """"] | "**" *"""] £

корка =

О 0 2 0 4 0 6 м 0 2 4мм 0 0 2 0.4 0.6 0 0 2 0.4 0 6 0 0 2 0 4 0.6 м

Рис. 4. Гидродинамическая реконструкция зоны проникновения для скв.1216 Когалымского месторождения (15 часов после начала бурения). Здесь т - пористость, к - проницаемость,

Soil - нефтенасьпценность.

до 42 часов после вскрытия коллектора. Даны рекомендации по уменьшению зумпфа (технологического участка скважины, который бурится ниже целевого пласта).

Практически на всем интервале коллектора зона проникновения разделяется на промытую и окаймляющую. В скважинах первой группы (время воздействия менее 20 часов), наблюдается очень слабая дифференциация показаний зондов ВИКИЗ разной глубинности. В этом случае без привлечения данных БКЗ и аппарата гидродинамического моделирования уверенная идентификация коллекторов и оценка их параметров затруднительна.

Разработанная методика комплексной интерпретации позволяет воспроизводить эволюцию зоны проникновения на различных стадиях бурения и, кроме того, прогнозировать пространственное распределение основных характеристик прискважинной зоны при различных сценариях вскрытия пласта. В частности, было выполнено моделирование для случая пониженного пластового давления, что нередко встречается в практике эксплуатационного бурения. При пониженном пластовом давлении наблюдается более глубокая зона проникновения. Результаты такого моделирования можно использовать для выбора оптимальных режимов вскрытия пластов и расчета мощности перфорационных зарядов, обеспечивающих разрушение загрязненной фильтратом бурового раствора прискважинной зоны.

С использованием разработанного инструментария был выполнен анализ данных по скважинам, обработанным после бурения специальными кольматирующими добавками (CaCOj). По комплексу ГИС, ГТИ сравнивались геофизические и гидродинамические характеристики близко расположенных со сходными условиями бурения скважины, обработанные СаСО3 и скважины, на которых обработка не проводилась. Анализ показал, что УЭС промытой зоны и ее радиус практически не отличаются, также как и объем фильтрата. Сделан вывод о том, что обработка коллектора кольматирующими добавками после окончания бурения не изменяет основных параметров зоны проникновения. Из приведенного в главе 2 гидродинамического анализа проникновения следует, что в момент обработки кольматирующими добавками формирование внутренней и внешней глинистой корки уже закончилось. Частицы карбоната кальция могут оседать только на внешней поверхности глинистой корки и, возможно, частично проникать в нее на очень небольшую глубину. Для эффективного сдерживания фильтрации необходимо внедрить кольматирующие частицы в зону развития внутренней глинистой корки, что возможно только на стадии вскрытия коллектора. Сделанные выводы подтверждаются данными, приведенными в работе (Allen et al., 1991).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом работы является создание теоретико-методической и модельной базы нового направления в интерпретации данных каротажа, базирующегося на концепции совместной инверсии, использующей данные геофизических и геолого-технологических методов исследований в скважинах, что имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с традиционными подходами. Геофизические модели строятся с учетом особенностей гидродинамической обстановки в прискважин-ной зоне, что существенно повышает точность и достоверность определения физических свойств коллекторов, а учет фактора времени в развитии фильтрационных процессов и изменении физических свойств позволяет строить не статические, а динамические модели. При этом зона проникновения рассматривается как источник важной информации о филь-трационно-емкостных характеристиках залежи.

Установлена и количественно оценена роль основных факторов, определяющих изменение физических свойств зоны проникновения: величины репрессии давления на пласт, времени активного гидродинамического воздействия, объемной доли твердых частиц в буровом растворе.

Теоретически обосновано и практически реализовано решение обратной задачи по определению электрофизических и гидрофизических параметров коллекторов. Предложенная концепция комплексной инверсии, основанная на закономерностях проникновения бурового раствора в пласты-коллекторы, объединяет совокупность гидродинамических процессов в единую взаимосвязанную систему, наиболее полно описывающую физические явления в прискважинной области. Обратная задача для набора методов ГИС на основе гидродинамической модели зоны проникновения в такой постановке решается впервые. Из множества эквивалентных геоэлектрических моделей выбираются только те, которые удовлетворяют гидродинамическим законам формирования зоны проникновения, что существенно уменьшает область неопределенности.

возникновения. Этот подход позволил разработать методику качественной интерпретации данных ВИКИЗ.

Разработанная методика и программа инверсии данных комплекса электрических (БКЗ) и электромагнитных (ВИКИЗ, ВЭМКЗ, ИК) методов исследований скважин показала, что их совместная инверсия приводит к улучшению свойств обратной задачи по определению пространственного распределения электропроводности. Область эквивалентных решений значительно уменьшается. По этим рекомендациям в НПП ГА "Луч" разрабатывается новая модификация аппаратуры для одновременной регистрации сигналов высокочастотного электромагнитного и электрического каротажа.

Созданная система автоматизированной интерпретации МФС ВИКИЗ сочетает в себе эффективные методы решения прямых и обратных задач, оригинальные методики выделения границ пластов, построения стартовых моделей, оценки информационной значимости геоэлектрических параметров, что обеспечило ее широкое внедрение более, чем в 25 организациях России, Казахстана и Китая. Разработаны рекомендации по применению системы в различных геолого-геофизических условиях. Реализованная в системе современная концепция статистического подхода к интерпретации, широкий круг базовых функций обработки, интерпретации и оценки результатов, простота использования и дружественный интерактивный интерфейс являются хорошими предпосылками для обучения студентов. Система широко используется в учебном процессе на геофизических кафедрах вузов России (НГУ, ТПУ, ИрГТУ, УГГА). Разработанные программные средства, полностью заменяя трудоемкую и малоэффективную палеточную интерпретацию, переводят работу практиков-интерпретаторов на новый современный уровень, адекватный развитию теории метода и возможностям вычислительной техники.

На основе метода возмущений создана система двумерной инверсии данных ВИКИЗ. Предложена методика интерпретации, основанная на построении одномерной стартовой модели с последующим итерационным уточнением параметров двумерного распределения электропроводности. Применение двумерного подхода для инверсии позволяет улучшить качество определения геоэлектрических параметров сложных разрезов.

Применение разработанных теоретико-методических и программных средств для интерпретации данных каротажа по скважинам Когалымского месторождения показало высокую эффективность. В результате построены согласованные геоэлектрические и гидродинамические модели водо- и неф-тенасыщенных пластов. Установлено, что в тех случаях, когда интерпретация данных ГИС недостаточна для построения достоверных геоэлектричес-

ких моделей, привлечение аппарата решения прямой и обратной задачи фильтрации приводит к значительному повышению достоверности и более качественной оценке параметров залежи. Полученные модели отличаются высокой детальностью и позволяют оценить характеристики загрязнения при-скважинной зоны фильтратом бурового раствора. Выполненное исследование дало основания предложить использование комплексной геофизической и гидродинамической интерпретации для оптимизации вскрытия и перфорации продуктивных интервалов. Эти результаты внедрены в компании "ЛУКОЙЛ-АИК".

Представленные в работе результаты являются первым шагом в развитии нового направления интерпретации данных геофизических исследований в скважинах, основанного на совместной геофизической и гидродинамической модели зоны проникновения. Исследования необходимо продолжить по широкому кругу вопросов. Требует совершенствования гидродинамическая модель: необходимо исследовать и, очевидно, в некоторых случаях учесть влияние сил гравитации на перераспределения пластовых флюидов; в дальнейших исследованиях следует обратить особое внимание на роль газовой фазы в фильтрационных процессах и влияние капиллярного давления. Разумеется, в основе многих проблем согласования разных по механизмам распространения электрического и электромагнитного полей (БКЗ-ВИКИЗ), разномасштабных (каротаж-микрокаротаж) методов ГИС лежит модель сплошной геологической среды, неадекватной реальным коллекторам. Предложенное в работе обобщение формулы Арчи в дальнейшем можно использовать для создания гетерогенных моделей электропроводности.

Полученные в диссертационной работе результаты привели к более глубокому пониманию закономерностей формирования зоны проникновения. Установленные связи между гидрофизическими и электрофизическими параметрами, их зависимость от времени гидродинамического воздействия на пласты-коллекторы открывают возможности прямого определения фильтрационно-емкостных свойств коллекторов поданным ГИС, чем соискатель планирует заниматься в дальнейшем.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Эпов М.И., Дашевский Ю.А., Ельцов И.Н. Автоматизированная интерпретация электромагнитных зондирований. Новосибирск: ИГиГ СО АН СССР (препринт № 7), 1990,29 с.

2. Эпов М.И., Ельцов И.Н. Прямые и обратные задачи индуктивной геоэлектрики в одномерных средах. Новосибирск: ОИГГМ СО РАН (препринт № 2), 1992, 31 с.

3. Эпов М.И., Плои А. Ду, Никитенко М.Н., Ельцов И.Н. Повышение разрешающей способности в индукционных электромагнитных зондированиях // Геология и геофизика, 1996, № 4, с. 83-90.

4. Ельцов И.Н. Технология интерпретации в системе МФС ВИКИЗ+ // Состояние и пути развития высокочастотного электромагнитного каротажа. Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1998, с. 40-41.

5. Соболев А.Ю., Ельцов И.Н. Автоматизированная оценка радиального распределения электропроводности в пластах-коллекторах по данным высокочастотных индукционных каротажных зондирований // Состояние и пути развития высокочастотного электромагнитного каротажа. Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1998, с. 56-59.

6. Эпов М.И.; Ельцов И.Н., Соболев А.Ю. Выделение пластов в терригенном разрезе по данным ВИКИЗ // Каротажник, 1999, вып. 57, с. 58-69.

7. Ельцов И.Н., Соболев А.Ю., Неделько В.М. Конкретизация LAS-стандарта и программа LAS-MAKER // Каротажник, 1999, вып. 54, с. 75-83.

8. Ельцов И.Н., Эпов М.И., Антонов Е.Ю. Восстановление параметров частотной дисперсии удельного сопротивления по данным индукционного зондирования // Геофизика, 1999, № 2, с. 65-67.

9. Ельцов И.Н., Эпов М.И. Анализ фазовых и амплитудных характеристик сигналов высокочастотных электромагнитных каротажных зондирований // Электрические и электромагнитные методы исследования в нефтегазовых скважинах. Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1999, с. 41-50.

10. Эпов М.И., Каюров К.Н, Еремин В.Н., Петров А.Н., Антонов Ю.Н., Лаврухов В.Т., Ельцов И.Н., Жмаев С.С., Ульянов В.Н., Дашевс-кий Ю.А., Полозов СВ. Новые разработки в области электрического и электромагнитного каротажа // Электрические и электромагнитные методы исследования в нефтегазовых скважинах. Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1999, с. 16-18.

11. Петров А.Н., Каюров К.Н, Эпов М.И., Ельцов И.Н., Соболев А.Ю. Новый программно-аппаратурный девятизондовый комплекс высокочастотного электромагнитного каротажа // Электрические и электромагнитные методы исследования в нефтегазовых скважинах. Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1999, с. 122-130.

12. Технология исследования нефтегазовых скважин на основе ВИКИЗ. Методическое руководство / Ельцов И.Н., Жмаев С.С., Петров А.Н. и др. / Под ред. М.И. Эпова, Ю.Н. Антонова. Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН, 2000,121 с.

I РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ I БИБЛИОТЕКА 33 I СПтрЗпг

13. Yeltsov I., Epov M. The Analysis of Electromagnetic Characteristics Conformably to Inductive Logging // Romanian Geophysics, 2000, Vol. 7, Suppl.1, P. 128-131.

14. Ельцов И.Н., Эпов М.И., Ульянов В.Н., Никитенко М.Н., Соболев А.Ю., Пестерев A.M. Анализ и инверсия каротажных диаграмм в системе МФС ВИКИЗ-98 // Каротажник, 2000, вып. 74, с. 70-84.

15. Ельцов И.Н., Эпов М.И., Дымов С Ю. Двумерная инверсия дан -ных электромагнитного каротажа в вертикальных скважинах // Новые технологии в геофизике: Тезисы докладов научного симпозиума. Уфа, 2001, с. 36-38.

16. Yeltsov I.N., Epov M.I. and Antonov E.Yu. Reconstruction ofCole-Cole Parameters from IP Induction Sounding Data // Journal of the Balkan Geophysical Society, 2002, Vol. 5, No. 1, P. 15-20.

17. Epov M.I., Antonov Yu.N., Yeltsov I.N., et al. VIKIZ Method for Logging Oil and Gas Boreholes. Novosibirsk: Branch "Geo" ofthe Publishing House of the SB RAS, 2002, 112 p.

18. Epov M., Yeltsov I., Glebocheva N., Antonov Yu., Penkovsky V., Lukyanov E., Sobolev A., and Ulyanov V. Time Evolution ofthe Near Borehole Zone in Sandstone Reservoir through the Time-Lapse Data of High-Frequency Electromagnetic Logging // Petrophysics, 2002, Vol. 43, No. 2, P. 121-122.

19. Yeltsov I., Epov M., Kashevarov A., Sobolev A., and Ulyanov V. Applying Inverse Problems of Geoelectrics and Hydrodynamics for Characterization of Reservoir Properties // Inverse Problems: Modeling and Simulation: Abstracts ofthe International Conference. Fethiye, Turkey, 2002, P. 175-176.

20. Кашеваров А.А., Ельцов И.Н., Эпов М.И. Гидродинамическая модель формирования зоны проникновения при бурении скважин // ПМТФ, 2003, т. 44, № 6, с. 148-157.

21. Эпов М.И., Пеньковский В.И., Корсакова Н.К., Ельцов И.Н. Метод вероятностных сверток интерпретации данных электромагнитного зондирования пластов // ПМТФ, 2003, т. 44, № б, с. 56-63.

22. Ельцов И.Н. Эпов М.И., Кашеваров А.А. Приложение обратных задач геоэлектрики и гидродинамики для оценки характеристик нефтегазовых залежей // Математические методы в геофизике: Труды международной конференции. Ч. 1. Новосибирск: ИВМиМГ СО РАН, 2003, с. 263-267.

23. Буловятов А.Н., Ельцов И.Н. Фильтрация и вытеснение жидкости вблизи скважины. Различные подходы к моделированию пористой среды // Материаловедение, технологии и экология в третьем тысячелетии: Материалы II всероссийской конференции молодых ученых. Томск: ИФПМ, 2003, с. 288-291.

24. Ельцов И.Н., Эпов М.И., Кашеваров А.А. Комплексная интерпретация геофизических и геолого-технологических исследований в скважинах // Проблемы нефтегазоносности Сибирской платформы: Материалы научно-практической конференции. Новосибирск: СНИИГГиМС, 2003, с. 148-151.

25. Ельцов И.Н., Антонов Е.Ю., Хакимзянов Р.Г. Система для интерпретации многокомпонентных зондирований становлением поля // Пятые геофизические чтения им. В.В. Федынского: Тезисы докладов. М.: Центр ГЕОН, 2003, с. 131.

26. Ельцов И.Н., Кашеваров А.А., Эпов М.И. Особенности проникновения бурового раствора в нефтяной пласт по данным ГИС и гидродинамического моделирования // Химия нефти и газа: Материалы V международной конференции. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2003, с. 209-212.

27. Epov M.I., Yeltsov I.N., KashevarovA.A. Integrated Resistivity and Invasion Model oflnvaded Zone // Petrophysics, 2004, Vol. 45, No. 2, P. 198.

28. Ельцов И.Н., Эпов М.И., Кашеваров А. А. Комплексная геоэлектрическая и гидродинамическая модель зоны проникновения // Геофизический вестник, 2004, № 4, с. 13-19.

29. Эпов М.И., Ельцов И.Н., Кашеваров А.А., Соболев А.Ю., Ульянов В.Н. Эволюция зоны проникновения по данным электромагнитного каротажа и гидродинамического моделирования // Геология и геофизика, 2004, т. 45, № 8, с. 1031-1042.

Технический редактор О. М. Вараксина

Подписано к печати 17.08.2004 Формат 60x84/16. Бумага офсет № 1. Гарнитура Таймс. Офсетная печать. Печл. 2,1. Тираж 150. Зак. № 184

Филиал "Гео" Издательства СО РАН 630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3

# 1 5 79 í

Содержание диссертации, доктора технических наук, Ельцов, Игорь Николаевич

ВВЕДЕНИЕ . б

Глава 1. ОБЗОР ПРОБЛЕМЫ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ДАННЫХ ГИС.

1.1. О модельной базе скважинной геофизики

1.2. Процессы в прискважинной зоне при бурении

1.3. Качественная и количественная интерпретация

1.4. Средства моделирования и комплексная интерпретация ГИС.

Глава 2. КОМПЛЕКСНАЯ ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ.

2.1. Общие положения.

2.2. Характеристика гидродинамической модели

2.3. Математическая модель двухфазной фильтрации в прискважинной зоне

2.4. Численная реализация гидродинамической задачи.

2.5. Обобщенная формула Арчи и типы радиального распределения УЭС.

2.6. Примеры распределения УЭС по результатам численного гидродинамического моделирования

2.7. Решение обратной задачи для комплексной геоэлектрической и гидродинамической модели

2.8. Гидродинамический анализ на основе балансовых соотношений

2.9. Практические примеры комплексной интерпретации.

2.10. Выводы.

Глава 3. ВЫДЕЛЕНИЕ ПЛАСТОВ ПО ДАННЫМ ВИКИЗ.

3.1. Геоэлектрическая модель

3.2. Магнитное поле в слоистой модели.

3.2.1. Решение для двух границ.

3.2.2. Решение для одной границы.

3.3. Анализ решения и коэффициент вертикального разрешения.

3.4. Тестирование алгоритма на синтетических каротажных диаграммах.

3.5. Обработка практических диаграмм

3.6. Формирование «среднеплановых» кривых зондирований.

3.7. Выводы.

Глава 4. МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА МФС ВИКИЗ

И ПРИМЕРЫ ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ.

4.1. Общее описание системы.

4.2. Главное окно программы.

4.3. Основные сервисные функции.

4.4. Интерпретация и оценка результатов.

4.4.1. Выделение пластов

4.4.2. Экспресс-интерпретация

4.4.3. Автоматический подбор.

4.4.4. Интерпретация в интервале.

4.4.5. Интерпретация в субгоризонтальных интервалах.

4.4.6. Оценка результатов

4.5. Интерпретация данных каротажа методом ВИКИЗ щ 4.5.1. Геолого-петрофизические особенности объектов исследования.

4.5.2. Геоэлектрические модели и качественная интерпретация.

4.5.3. Одномерная количественная интерпретация.

4.5.4. Двумерная инверсия каротажных диаграмм.

4.5.5. Эволюция зоны проникновения по данным повторных измерений

4.5.6. Особенности интерпретации при применении минерализованных буровых растворов

4.6. Выводы.

Глава 5. КОМПЛЕКСНАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ НА ПРИМЕРЕ

СКВАЖИН КОГАЛЫМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ.

5.1. Характеристика фактического материала

5.1.1. Основные параметры бурения и гидрофизические характеристики

5.1.2. Описание комплекса ГИС

5.2. Гидродинамическая характеристика пласта БС11-26.

5.2.1. Методика гидродинамическои • интерпретации.

5.2.2. Промытая зона.

5.2.3. Окаймляющая зона.

5.2.4. Особенности проникновения.

5.3. Геоэлектрическая характеристика пласта БС11-2Б

5.3.1. Методика интерпретации

А 5.3.2. Геоэлектрическая модель

5.4. Обсуждение результатов комплексной интерпретации.

5.5. Анализ комплекса ГИС в скважинах, обработанных кольматирующими добавками

5.6. Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Интерпретация данных каротажа на основе комплексной геофизической и гидродинамической модели"

Объектом исследования диссертационной работы являются физические свойства нефтяной залежи, которые изменяются в процессе бурения и эксплуатации. Изменение электрического сопротивления и других геофизических характеристик в зоне проникновения рассматривается как результат пространственно-временной эволюции водонасьпценности и концентрации солей. В диссертации изучаются закономерности формирования зоны проникновения и связи между геофизическими характеристиками, получаемыми по данным каротажа, и гидродинамическими, - контролирующими фильтрационные процессы в пласте-коллекторе.

В диссертации решается проблема комплексного анализа данных геофизических (ГИС) и геолого-технологических (ГТИ) исследований в рамках объединенной геофизической и гидродинамической модели. Для создания более эффективных методов анализа и интерпретации данных ГИС соискатель изучает их с учетом процессов фильтрации.

Изученность. Проблемам электрических и электромагнитных исследований в скважинах, в силу их исключительной практической важности, посвящены работы нескольких поколений ученых в России и за рубежом. История каротажа началась с работ основателей геофизических методов исследований в скважинах братьев Шлюмберже, Г. Долля. Известны отечественные научные школы J1.M. Альпина, С.Г. Комарова, В.Н. Дахнова, коллективы каротажников Твери (Е.В. Чаадаев, В.В. Вержбицкий), Октябрьского (Л.Е. Кнеллер, А.П. Потапов, И.Л. Кнеллер) и Уфы (Р.А. Валиуллин). Большой вклад в теорию прямых и обратных задач каротажа внесли B.J1. Друскин, J1.A. Книжнерман, Т.В. Тамарченко, участники Электромагнитного консорциума, возглавляемого М. Ждановым в университете Солт-Лейк Сити (Юта, США). По немногочисленным открытым публикациям и новым эффективным приборам для каротажа скважин можно судить о высоком уровне работ в исследовательских центрах Baker Hughes, Schlumberger. Известностью среди специалистов пользуются работы сибирской школы геоэлектрики, в составе которой автору выпала честь работать более 20 лет. Наиболее яркие представители этой школы -Д.С. Даев, А.А. Кауфман, JI.A. Табаровский, М.И. Эпов, Ю.Н. Антонов, B.C. Могилатов, Ю.А. Дашевский, B.C. Кривопуцкий, Е.Ю. Антонов - создали теоретические основы индукционного и электрического каротажа, значительно продвинулись в вопросах интерпретации, предложили ряд новых, не имеющих аналогов в мировой практике, решений и аппаратурных реализаций (в частности, ВИКИЗ - высокочастотное изопараметри-ческое зондирование, не имеющее аналогов по пространственному разрешению). Теоретические исследования в области математического моделирования электромагнитных полей применительно к задачам каротажа скважин ведутся также в ИВМиМГ СО РАН (В.П. Ильин, Н.И. Горбенко, И.В. Суродина).

Дальнейшее развитие скважинной геофизики, по мнению автора, может быть связано с решением проблемы комплексного анализа данных геофизических и геолого-технологических исследований в рамках объединенной геофизической и гидродинамической модели. Для создания более эффективных методов анализа и интерпретации данных геофизических методов исследований в скважинах целесообразно рассматривать результаты каротажа с учетом тех процессов, которые определяют физические свойства вскрываемого нефтяного пласта. Предпосылки такого подхода заложены работами по подземной гидродинамике и физике нефтяного пласта (С.Д. Пирсон, R.E.

Collins, G.E. Archie, Дж. Амикс, Д. Басс, Р. Уайтинг, Е.Г. Леонов, D. Allen, В.П. Ильин), анализу геолого-технологических исследований (Э.Е. Лукьянов). Развивается комплексный подход к интерпретации данных диэлектрического каротажа на основе фильтрационной модели (П.И. Дворецкий, И.Г. Ярмахов, С.Б. Попов). Отдельные работы по интерпретации данных повторных измерений индукционными зондами на основе гидродинамических представлений в последние несколько лет ведутся за рубежом (J. Zhang, Q. Ни, Z. Liu, М. Peeters, J. Kovats, К. Moita, A. Pech, F.O. Alpak, T.M. Habashy, C. Torres-Verdin, B. Dussan) . Разновременные измерения двухзондовым боковым каротажем также удается интерпретировать с учетом фильтрационных процессов (Z. Liu, J. Oyang, J. Zhang). При сравнительном анализе электромагнитных зондирований в скважинах и данных ГТИ (в частности, механической скорости бурения) обнаруживается устойчивая корреляция (Ю.Н. Антонов, М.И. Эпов, Э.Е. Лукьянов, Н.К. Глебочева).

Полученные коллегами результаты доказывают перспективность этого науч'ного направления, однако проблема комплексной интерпретации , геофизических и геолого-технологических исследований все еще остается нерешенной. Требуют исследования многие вопросы в области решения прямых и обратных задач и создания общих схем инверсии, недостаточно изучены связи геофизических и гидрофизических характеристик коллекторов и т.д.

Между тем, в настоящее время получили развитие программно алгоритмические средства моделирования двухфазной фильтрации (А.А. Кашеваров) , распространения электрического (Ю.А. Дашевский, И.В. Суродина, Н.И. Горбенко) и электромагнитного (М.И. Эпов, М.Н. Никитенко, В.Н. Глинских) поля в геологической среде, что создало предпосылки для комплексного анализа данных ГИС с учетом фильтрационных процессов в прискважинной зоне.

Актуальность темы. В цепочке причинно-следственных связей описывающих вскрытие, исследование, эксплуатацию и контроль разработки нефтяных залежей, главным фактором, определяющим пространственное распределение электропроводности и его эволюцию во времени, является многофазная фильтрация. Однако известные соискателю работы пока не позволяют говорить о создании гидродинамически обоснованных геофизических моделей прискважинной области. Исследования в этом направлении находятся только на первой стадии и не могут являться научной основой модельной базы ГИС. Геофизические модели, применяемые при интерпретации ГИС, построены из эмпирических соображений, иногда противоречит экспериментальным данным, не учитывает тонких особенностей строения, приводит к ошибочным заключениям.

Геофизические методы исследований в нефтяных скважинах традиционно ориентировались на изучение неизмененной части пласта; при этом зона проникновения рассматривалась как мешающий объект. Усилия многих поколений геофизиков были направлены на подавление влияния ближней к скважине зоны с помощью фокусирующих систем, измерения относительных характеристик полей, увеличения глубинности и т.д. Это приводило к усложнению аппаратуры и методики измерений и интерпретации, но полностью избавиться от влияния зоны проникновения не удавалось. С другой стороны, в зоне проникновения после вскрытия пласта происходит перемещение флюидов. В момент проведения каротажа мы получаем информацию об изменении физических свойств зоны проникновения, которые контролируются, главным образом, пористостью, проницаемостью и нефтенасьпценностью. Эти параметры в зоне проникновения могут быть определены с большей точностью и достоверностью, чем в неизмененной части залежи. К сожалению, до последнего времени практически отсутствовали научно-обоснованные методы, реализующие названное направление .

В этой связи, чрезвычайно актуальными представляются исследования гидродинамических и геофизических характеристик прискважинной зоны и разработка программно-алгоритмических средств математического моделирования и инверсии данных ГИС и ГТИ с целью создания теоретико-методической и модельной базы новых, более точных и достоверных методов определения физических свойств нефтяных залежей. Другими словами, целью работы является повышение достоверности интерпретации, более полное извлечение геофизической и геологической информации в скважинной геоэлектрике путем создания новых комплексных геофизических и гидродинамических моделей прискважинной зоны, а также разработка соответствующего программно-алгоритмического обеспечения, базирующегося на концепции совместной интерпретации, объединяющей различные геофизические и геолого-технологические методы исследования в скважинах.

Основные задачи исследований:

- создание гидродинамической модели зоны проникновения при бурении скважин, основанной на комплексном анализе ГИС и ГТИ; анализ факторов, определяющих распределение физических свойств околоскважинного пространства;

- исследование связей гидрофизических и электрофизических характеристик горных пород, классификация на ее основе типов распределения УЭС в прискважинной области;

- разработка методики и создание автоматизированной системы интерпретации данных ВИКИЗ; создание средств совместной инверсии данных электрических (БКЗ), низкочастотных (ИК, ИКЗ) и высокочастотных индукционных (ВИКИЗ, ВЭМКЗ) зондирований в рамках единой геоэлектрической модели;

- обоснование и развитие способов интерпретации, основанных на совместной инверсии данных геофизических и геолого-технологических исследований.

Фактический материал и методы исследований. Исследования базировались, главным образом, на математическом моделировании, сопровождающемся оценками точности и тестированием программ. В работе использовались апробированные и хорошо зарекомендовавшие себя математические методы информационного анализа, сплайн-интерполяции, линейной и нелинейной минимизации, вычисления статистических характеристик.

- оценки чувствительности измеряемых характеристик к параметрам моделей, качественной интерпретации данных ВИКИЗ на основе гидродинамических представлений, алгоритмы и программы выделения границ пластов и двумерной инверсии;

- многофункциональная система обработки и интерпретации данных высокочастотных каротажных зондирований МФС ВИКИЗ, программа комплексной интерпретации данных электрических (БКЗ) и электромагнитных (ВИКИЗ, ИК) методов исследований скважин SELECT, программный комплекс совместной инверсии геоэлектрических и гидрофизических параметров ELHYDRO.

Для определения оптимального набора фактического материала для решения поставленных задач соискателем проанализированы и систематизированы данные по технологии бурения, материалы геофизических, геолого-технологических и петрофизических исследований, полученные на скважинах Федоровского, Когалымского и ряда других месторождений (всего около 40 скважин). Привлекались данные исследований кернового материала, результаты изучения физических свойств бурового раствора и пластовых флюидов.

Наряду с программами, разработанными соискателем, в работе использовались программы М.И. Эпова, А. А. Кашеваро-ва, М.Н. Никитенко, В.Н. Глинских, Г.А. Борисова, Ю.А. Да-шевского, И.В. Суродиной и Н.И. Горбенко.

Возможности разработанных методов, средств математического моделирования и интерпретации были изучены в процессе обработки сотен каротажных диаграмм, полученных на Когалымском, Федоровском и других месторождениях.

Для верификации полученных результатов привлекались материалы заключений геофизических и нефтяных организаций, данные по опробованию и продуктивности скважин (ОАО «Сургутнефтегаз», ЗАО «ЛУКОЙЛ-АИК»).

В рамках комплексного изучения характеристик нефтяных пластов были использованы материалы научных публикаций и производственных отчетов (ОАО «СибНИИНП», Тюмень, 2001, ЗАО «НЕФТЕКОМ», Тюмень, 2002) .

Защищаются следующие научные положения и результаты.

2. Разработанные алгоритмические и программные средства позволяют воспроизводить эволюцию зоны проникновения, начиная с момента вскрытия коллектора и прогнозировать ее характеристики при различных сценариях бурения.

3. Система автоматизированной интерпретации данных высокочастотного электромагнитного каротажа МФС ВИКИЗ: реализованное в системе сочетание эффективных методов решения прямых и обратных задач, выделения границ пластов, оригинальных методик построения стартовых моделей, оценок информационной значимости геоэлектрических параметров для выбора стратегии инверсии, в отличие от применявшихся ранее палеточных методов, привели к повышению оперативности и качества обработки экспериментальных данных.

Научная новизна и личный вклад. Представленные в диссертации научные результаты получены лично или под руководством, либо при непосредственном участии соискателя.

Впервые разработаны теоретические положения и предложена оригинальная концепция определения характеристик нефтяных залежей на основе единой геофизической и гидродинамической модели. При этом - в отличие от традиционных методик - зона проникновения рассматривается не как мешающий объект, а как источник важной информации о фильтрационно-емкостных характеристиках залежи. В схеме интерпретации геофизических исследований естественным образом учитывается фактор времени. На основе теоретического анализа гидродинамических процессов при бурении геоэлектрические модели строятся с учетом особенностей гидродинамической обстановки в окрестности скважины.

В работе рассмотрены вопросы интерпретации данных электрического и электромагнитного каротажа на основе анализа гидродинамических процессов в прискважинной зоне. Обратная задача для набора методов ГИС на основе гидродинамической модели зоны проникновения в такой постановке решается впервые.

Полученные соискателем результаты комплексной геофизической и гидродинамической интерпретации впервые позволили рекомендовать комплекс ГИС, ГТИ для оптимизации технологии вскрытия залежей и перфорации продуктивных интервалов .

При определяющем участии соискателя создано три поколения системы автоматизированной интерпретации данных высокочастотного электромагнитного каротажа МФС ВИКИЗ. Сочетание эффективных методов решения прямых и обратных задач, выделения пластов, оригинальной методики построения стартовых моделей, оценки информационной значимости геоэлектрических параметров для выбора стратегии инверсии, обеспечили системе широкое внедрение. Разработаны рекомендации по применению системы в различных геолого-геофизических условиях.

По результатам анализа и интерпретации данных промежуточных каротажей вертикальных и горизонтальных скважин методом ВИКИЗ выделены основные фазы формирования зоны проникновения.

Выполнен теоретический анализ обобщения формулы Арчи, связывающей гидрофизические параметры водонефтенасьпценных коллекторов с электропроводностью. На этой основе предложена классификация типов распределения электропроводности в прискважинной зоне. Соискателем доказано, что теоретически предсказанные типы распределений электропроводности наблюдаются по данным экспериментальных исследованиях в скважинах.

Разработана методика и создана программа инверсии данных комплекса электрических (БКЗ) и электромагнитных

ВИКИЗ, ВЭМКЗ, ИК) методов исследований скважин. Показано, что совместная инверсия экспериментальных данных электрических и электромагнитных методов приводит к улучшению свойств обратной задачи: область эквивалентных решений значительно уменьшается.

Выполнена комплексная геофизическая и гидродинамическая интерпретация экспериментальных данных по ряду разведочных и эксплуатационных скважин Когалымского месторождения. В результате построены согласованные геоэлектрические и гидродинамические модели водо- и нефтенасьпценных пластов .

Соискателем обобщены теоретические и экспериментальные материалы по математическому моделированию и интерпретации данных геофизических, геолого-технологических и пет-рофизических исследований в нефтегазовых скважинах. Установлены типы геоэлектрических и гидродинамических моделей, описывающих распределение физических свойств в зоне проникновения при бурении скважин с применением глинистых буровых растворов. На основе разработанной соискателем гидродинамической классификации предложена методика создания стартовых моделей для последующего решения обратной задачи .

Теоретическая и практическая значимость результатов.

Результаты работ по созданию комплексных геофизических и гидродинамических моделей для скважин Когалымского месторождения внедрены в компании ЗАО ЛУКОЙЛ-АИК (Когалым) и используются для оптимизации бурения и геофизических исследований в скважинах.

Многофункциональная система обработки и интерпретации МФС ВИКИЗ используется в учебном процессе в Новосибирском государственном университете, Иркутском государственном техническом университете, Томском политехническом университете и Уральской горно-геологической академии.

Внедрение результатов в производственные организации и высшие учебные заведения подтверждено соответствующими актами.

Разработки соискателя позволяют более точно и достоверно определять физические свойства продуктивных пластов, повышают надежность и информативность интерпретации при решении задач скважинной геоэлектрики.

Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы представлялись на:

- международных научных форумах - XVII Генеральной ассамблее Европейского геофизического союза EGS (Шотландия, Эдинбург, 1992) , Международных геофизических конференциях и выставках под эгидой Союза геофизиков-разведчиков SEG (Москва, 1993, 2003, Санкт-Петербург, 1995), I, II Международных геофизических конгрессах Казахстана (Казахстан, Алматы, 1995, 1998) , Международной геофизической конференции «Электромагнитные исследования с контролируемыми источниками» (Санкт-Петербург, 1996) , Международной конференции и выставке по геофизическим исследованиям скважин (Москва, 1998) , II Балканском геофизическом конгрессе (Турция, Стамбул, 1999) , Международной конференции «Неклассическая геофизика» (Саратов, 2000) , Международной геофизической конференции «300 лет Горногеологической службе России» (Санкт-Петербург, 2000) , 43-м ежегодном заседании Союза профессиональных каротажников SPLWA, (Япония, Оисо, 2002) , I Международной конференции «Обратные задачи: Моделирование и имитация» (Турция, Фет-хие, 2002), Международной конференции по слабо определенным и обратным задачам (Новосибирск, 2002) , 29-й сессии Международного семинара им. Д.Г. Успенского «Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей» (Екатеринбург, 2002) , Юбилейной международной конференции «Химия нефти и газа» (Томск, 2003) , Международной конференции по математическим методам в геофизике «ММГ-2003» (Новосибирск, 2003);

- всесоюзных и всероссийских семинарах и конференциях - IV Всесоюзном съезде по геомагнетизму (Калуга, 1990) , Всесоюзной конференции «Теория и практика решения обратных задач геоэлектрики» (Алма-Ата, 1991), Всесоюзной конференции «Условно-корректные задачи математической физики и анализа» (Новосибирск, 1992) , Всероссийской конференции «Теория и практика магнитотеллурического зондирования» (Москва, 1994) , Всероссийской конференции «Геофизические методы изучения земной коры» (Новосибирск, 1997) , Всероссийской научно-практической конференции «Пути повышения эффективности геологической интерпретации геофизических исследований скважин при разведке, эксплуатации и подсчете запасов месторождений нефти и газа Западной Сибири» (Тюмень, 1997) , Всероссийской научно-практической конференции «Состояние и пути развития высокочастотного электромагнитного каротажа» (Новосибирск, 1998) , Всероссийской научно-практической конференции «Пути развития и повышения эффективности технологий электрических и электромагнитных методов изучения нефтегазовых скважинах» (Новосибирск, 1999) , Всероссийской конференции «Теория и практика электромагнитных методов исследований земной коры и околоскважинного пространства» (Новосибирск, 2000) , Всероссийской конференции «Геофизические исследования в нефтегазовых скважинах» (Новосибирск, 2002) , Научно-практической конференции по проблемам комплексной интерпретации геолого-геофизических данных при геологическом моделировании месторождений углеводородов «Геомодель-2003» (Геленджик, 2003);

- региональных конференциях, а также семинарах в Институте гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН.

По теме диссертации опубликовано 29 работ. В том числе: 2 монографии, 2 препринта, 13 статей в российских и зарубежных научных журналах , 12 публикаций в трудах и материалах научных конференций.

Наиболее крупные результаты по теме диссертационной работы вошли в сборники «Основные результаты научно-исследовательских работ ОИГГМ СО РАН» за 1991-1995 г. (программные комплексы МФС ЭРА, ЭРА-ОПТИМА, ЭРА-ВИКИЗ), за 1999 г. (система МФС ВИКИЗ) . Работы по методике двумерной инверсии ВИКИЗ вошли в список основных достижений Сибирского отделения РАН за 2001 г., исследования по созданию комплексной геоэлектрической и фильтрационной модели вошли в список достижений Сибирского отделения РАН за 2003 г.

Работа выполнена в Институте геофизики СО РАН. Исследования проводились в соответствии с планами НИР Института по программам фундаментальных исследований СО РАН: на 19911995 г. (№ 3.1.1.03), на 1996-2000 г. (№ 3.1.15.5), на 1998-2000 г. (номер гос. регистрации 01980003021), на 2001-2003 г. (номер гос. регистрации 01200101571), на 2004-2006 г. (№ 28.7.2). Исследования поддержаны грантом Минвуза - № 3H-230-48, грантами РФФИ - № 03-05-64210, № 04-05-64414, грантом Сибирского отделения РАН - интеграционный проект № 61.

Успешному проведению работ способствовала поддержка академиков РАН Н.Н. Пузырева и С. В. Гольдина, чл.-корр. РАН В.В. Пухначева.

Автор благодарен своим коллегам Ю.Н. Антонову, Е.Ю. Антонову, А.Н. Буловятову, В.Н. Глинских, А.А. Кашеварову, Н.О. Кожевникову, Н.К. Корсаковой, Э.Е. Лукьянову, Н.П. Запивалову, А.К. Манштейну, B.C. Могилатову, Г.М. Морозовой, М.Н. Никитенко, В.И. Пеньковскому, А.Ю. Соболеву, К.В. Сухоруковой, В.Н. Ульянову за содержательные и плодотворные обсуждения и помощь при выполнении работы.

Автор выражает признательность генеральному директору НПП ГА «Луч» К.Н. Каюрову, сотрудникам НПП ГА «Луч» В.Н.

Еремину и В.Т. Лаврухову за постоянное внимание и предоставленные соискателю возможности в практической реализации научных результатов.

Неоценимую помощь в подборе фактического материала и внедрении программных и методических разработок в производство оказали геофизики нефтяных и геофизических компаний Н.К. Глебочева, И.Д. Драпчук, Т.Н. Кораблева, М.П. Пасечник, В.Ю. Матусевич, К.В. Коротков и Л.И. Третьякова.

Автор благодарен В.И. Самойловой за ценные консультации по вопросам оформления диссертации и рекомендации по подготовке рукописи.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Всего 329 страниц, 99 рисунков и 21 таблица. Библиография содержит 186 наименований .

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Ельцов, Игорь Николаевич

5.6. Выводы

Проведен анализ и обобщение материалов технологических параметров бурения, данных геофизических исследований в скважинах и петрофизических характеристик водо- и нефте-насьпценных горных пород на Когалымском месторождении. На этой основе определены типы гидродинамических ситуаций, имеющих место в практике бурения. Выполнены численные эксперименты, воспроизводящие реальные технологические и гидрофизические условия, по их результатам установлены основные закономерности формирования зоны проникновения.

По разработанной методике выполнена интерпретация экспериментальных данных по 20 (разведочным и эксплутаци-онным) скважинам Когалымского месторождения. В результате построены согласованные геоэлектрические и гидродинамические модели в водо-, нефтенасьпценных коллекторах пласта БС11-26. Полученные модели отличаются высокой детальностью и позволяют оценить характеристики загрязнения прискважинной зоны фильтратом бурового раствора. 'Выполненное исследование дает основания предложить использование комплексной геофизической и гидродинамической интерпретации не только в традиционной области разведки, оценки запасов и разработки месторождений, но и для оптимизации вскрытия и перфорации продуктивных интервалов.

Применение программно-алгоритмических средств решения обратной задачи по определению электрофизических и гидрофизических параметров нефтяных резервуаров на основе единой геоэлектрической и гидродинамической модели для интерпретации данных ГИС и ГТИ по скважинам Когалымского месторождения показало их высокую эффективность. Установлено, что совместная инверсия позволяет более точно и достоверно определять пространственное распределение электропроводности. Показано, что в тех случаях, когда интерпретация отдельных методов ГИС не позволяет построить достоверные геоэлектрические модели, привлечение аппарата решения прямой и обратной задачи фильтрации приводит к более качественной оценке характеристик зоны проникновения.

Установлено, что чем меньше интервал бурения после вскрытия коллектора, тем меньше гидродинамическое воздействие на пласт. Другие факторы играют значительно меньшую роль. Как видно из результатов обработки повторного каротажа по скв. 164, в результате длительного гидродинамического воздействия на пласт в него поступает в несколько раз больший объем фильтрата буровой жидкости, чем до момента первого каротажа. Глинистая корка, коэффициент проницаемости которой на 3-4 порядка меньше, чем у коллектора, тем не менее, не является препятствием для проникновения фильтрата в пласт при бурении, что приводит к увеличению глубины проникновения от 0.6 м при первом каротаже до 1.6 м при повторном. Основываясь на этих результатах, предложена классификация скважин по времени активного гидродинамического воздействия.

При анализе диаграмм, их обработке и инверсии сопоставлялись параметры околоскважинной области в обычных скважинах 62-го куста и скважинах, обработанных карбонатом кальция. После согласования геоэлектрической и гидродинамической модели с информацией о параметрах бурения сделан вывод о том, что обработка коллектора после окончания бурения не изменяет основных параметров зоны проникновения.

В момент выполнения ГИС обычные и обработанные добавками скважины не различались между собой по данным всех имеющихся каротажных методов.

Вычисленные по результатам комплексной интерпретации значения пористости и нефтенасыщенности отличаются от данных по «заключениям» не более чем на 5-10%.

Нижняя часть коллектора (по «заключению» - водонасы-щенная). не может быть корректно проинтерпретирована, если не допустить присутствия нефтяной фазы. По нашим результатам доля нефтяной фазы в этой части коллектора составляет 30-40%. Этим и определяются относительно высокие значения УЭС неизмененной части пласта по данным ГИС.

По результатам интерпретации отмечена следующая закономерность . Сопоставление УЭС в промытой зоне по ВИКИЗ и БКЗ показало, что наблюдается некоторое расхождение, которое можно объяснить наличием закрытой пористости. Если закрытые поры заполнены минерализованной пластовой водой, то они вносят вклад в формирование сигналов ВИКИЗ, ИК и не вносят его в сигналы БКЗ.

Таким образом, на основе анализа данных геофизических исследований в скважинах и технологических параметров бурения, а также петрофизических исследований для скважин Когалымского месторождения построены комплексные геофизические и гидродинамические модели прискважинной зоны, возникающей при бурении с применением глинистых буровых растворов. Показано, что методы постоянного тока, высокочастотных электромагнитных зондирований и геолого-технологические исследования в скважинах при комплексной интерпретации позволяют восстановить детальную структуру зоны внедрения фильтрата бурового раствора. Установлены основные факторы, контролирующие изменение физических свойств зоны проникновения.

Отметим некоторые оставшиеся нерешенными вопросы. При выполнении работы возникали трудности, связанные с учетом слабо поддающихся физико-математическому описанию операций в скважине (например: отбор керна, механическое разрушение глинистой корки во время спуско-подъемных операций). В разработанной схеме моделирования такие операции могут учитываться только приближенно.

Зачастую мы наблюдаем расхождения между измеренными и синтетическими значениями кажущихся сопротивлений короткого зонда ВИКИЗ. Такой же величины расхождения наблюдаются на некоторых интервалах между показаниями коротких зондов БКЗ и ВИКИЗ. Возможно, причиной этого эффекта являются также не учтенные в разработанной модели химические процессы в прискважинной зоне.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом работы является создание теоретико-методической и модельной базы нового направления в интерпретации данных каротажа, базирующегося на концепции совместной инверсии, использующей данные геофизических и геолого-технологических методов исследований в скважинах. Геофизические модели строятся с учетом особенностей гидродинамической обстановки в прискважинной зоне, что существенно повышает точность и достоверность определения физических свойств коллекторов, а учет фактора времени, в развитии фильтрационных процессов и изменении физических свойств позволяет строить не статические, а динамические модели. При этом - в отличие от традиционных методик - зона проникновения рассматривается не как мешающий объект, а как источник важной информации о фильтрационно-емкостных характеристиках залежи.

В работе на базе оригинальных разработок теоретических, методических и программных средств решен ряд первоочередных задач для совместного анализа и интерпретации данных ГИС и ГТИ, обеспечивающих повышение достоверности и более полное извлечение геофизической информации.

Выполнено теоретическое обоснование и практическая реализация решения обратной задачи по определению электрофизических и гидрофизических параметров нефтяных резервуаров. Предложенная концепция комплексной инверсии, основанная на закономерностях проникновения бурового раствора в пласты-коллекторы, объединяет совокупность фильтрационных и гидродинамических процессов во взаимосвязанную систему, наиболее полно описывающую физические явления в прискважинной области. Обратная задача для набора методов ГИС на основе гидродинамической модели зоны проникновения в такой постановке решается впервые и на качественно новом уровне. Из множества эквивалентных геоэлектрических моделей выбираются только те, которые удовлетворяют гидродинамическим законам формирования зоны проникновения, что существенно уменьшает область неопределенности.

Используя обобщение формулы Арчи, связывающее гидрофизические и электрофизические параметры коллекторов, проведен анализ и предложена классификация типов распределения электропроводности в прискважинной зоне. Теоретически обосновано существование зоны пониженного сопротивления (окаймляющей зоны) и определены условия ее возникновения. Этот подход позволил разработать методику качественной интерпретации данных ВИКИЗ и создания стартовых моделей для последующего решения обратной задачи оптимизационными методами.

Разработанная методика и программа инверсии данных комплекса электрических (БКЗ) и электромагнитных (ВИКИЗ, ВЭМКЗ, ИК) методов исследований скважин показала, что их совместная инверсия приводит к улучшению свойств обратной задачи по определению пространственного распределения электропроводности. Область эквивалентных решений в пространстве модельных параметров в этом случае значительно уменьшается. По этим рекомендациям в НПП ГА «Луч» разрабатывается новая модификация аппаратуры. Одновременно с регистрацией сигналов высокочастотного электромагнитного каротажа будет выполняться электрическое зондирование на постоянном токе.

Созданная система автоматизированной интерпретации данных высокочастотного электромагнитного каротажа МФС ВИКИЗ сочетает в себе эффективные методы решения прямых и обратных задач, оригинальные методики выделения границ пластов, построения стартовых моделей, оценки информационной значимости геоэлектрических параметров, что обеспечило широкое внедрение более, чем в 25 организациях России, Казахстана и Китая. Разработаны рекомендации по применению системы в различных геолого-геофизических условиях. Реализованная в системе современная концепция статистического подхода к интерпретации и широкий круг базовых функций сопровождающий процесс обработки, интерпретации и оценки результатов, простота использования и дружественный интерактивный интерфейс являются хорошими предпосылками для обучения студентов. Система МФС ВИКИЗ широко используется в учебном процессе на геофизических кафедрах вузов России (НГУ, ТПУ, ИрГТУ, УГГА). Разработанные программные средства, полностью заменяя трудоемкую и малоэффективную пале-точную интерпретацию, переводят работу практиков-интерпретаторов на новый современный уровень, адекватный развитию теории ГИС и возможностям вычислительной техники.

На основе метода возмущений создана система двумерной инверсии данных электромагнитного каротажа. Предложена методика интерпретации, основанная на построении одномерной стартовой модели с последующим итерационным уточнением параметров двумерного распределения электропроводности. Применение двумерного подхода для инверсии позволяет повысить точность интерпретации и, следовательно, улучшить качество определения геоэлектрических параметров сложных разрезов.

Применение теоретико-методических и программных средств для интерпретации данных каротажа по 20 (разведочным и эксплутационным) скважинам Когалымского месторождения показало их высокую эффективность. В результате построены согласованные геоэлектрические и гидродинамические модели в водо- и нефтенасьпценных коллекторах. Установлено, что в тех случаях, когда интерпретация данных ГИС недостаточна для построения достоверных геоэлектрических моделей, привлечение аппарата решения прямой и обратной задачи фильтрации приводит к значительному повышению достоверности и более качественной оценке параметров залежи. Полученные модели отличаются высокой детальностью и позволяют оценить характеристики загрязнения прискважинной зоны фильтратом бурового раствора. Выполненное исследование дает основания предложить использование комплексной геофизической и гидродинамической интерпретации не только в традиционной области разведки, оценки запасов и разработки месторождений, но и для оптимизации вскрытия и перфорации продуктивных интервалов. Эти результаты внедрены в компании «ЛУКОЙЛ-АИК». »

Представленные в работе результаты являются первым шагом в развитии нового направления интерпретации данных геофизических исследований в скважинах, основанного на совместной геофизической и гидродинамической модели зоны проникновения. Исследования необходимо продолжить по широкому кругу вопросов. Требует совершенствования гидродинамическая модель: необходимо исследовать и, очевидно, в некоторых случаях учесть влияние сил гравитации на перераспределения пластовых флюидов; особое внимание в дальнейших исследованиях следует обратить на роль газовой фазы в фильтрационных процессах и влияние капиллярного давления. Конечно, в основе многих проблем согласования разных по механизмам распространения электрического и электромагнитного полей (БКЗ-ВИКИЗ), разномасштабных (каротаж-микрокаротаж) методов ГИС лежит неадекватная реальным коллекторам модель сплошной геологической среды. Предложенное в работе обобщение формулы Арчи в дальнейшем можно использовать для создания гетерогенных моделей электропроводности .

В целом, полученные в диссертационной работе результаты привели к более глубокому пониманию закономерностей формирования зоны проникновения. Установленные связи между гидрофизическими и электрофизическими параметрами и зависимости их от времени гидродинамического воздействия на пласты-коллекторы открывают новые возможности ГИС - прямое определение фильтрационно-емкостных свойств коллекторов, чем соискатель планирует заниматься в дальнейшем.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Ельцов, Игорь Николаевич, Новосибирск

1. Аксельрод A.M. Интерпретация результатов индукционного каротажа // Региональная разведочная и промысловая геофизика. М.: ВИЭМС, 1981, 52 с.

2. Алексеев А.С. Прямые и обратные задачи геофизики // Условно-корректные задачи математической физики и анализа: Тезисы докладов всесоюзной конференции. Новосибирск: НГУ, 1992, с. 137-138.

3. Алексеев А.С., Кабанихин С.И. Обратные задачи и новые технологии в геофизике // Математические методы в геофизике: Труды Международной конференции. Ч. 1, Новосибирск: ИВМиМГ СО РАН, 2003, с. 11-20.

4. Альбом теоретических кривых каротажного электромагнитного зондирования / Сост. Ю.Н. Антонов, С.С. Жма-ев. Новосибирск: ИГиГ СО АН СССР, 1983, 190 с.

5. Амикс Дж., Басс Д., Уайтинг Р. Физика нефтяного пласта. М.: Гостоптехиздат, 1962, 572 с.

6. Антонов Ю.Н. Вертикальные характеристики изопарамет-рического каротажного зондирования // Геология и геофизика, 1981, № 5, с. 123-129.

7. Антонов Ю.Н. Высокочастотные индукционные зондирования в нефтяных скважинах. Диссертация на соиск. уч. степени д.т.н. Новосибирск, 1984.

8. Антонов Ю.Н. Динамика флюидов в коллекторах по данным ВИКИЗ // Электрические и электромагнитные методы исследования в нефтегазовых скважинах. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998, с. 159-171.

9. Антонов Ю.Н. Изопараметрическое каротажное зондирование (Обоснование ВИКИЗ) // Геология и геофизика, 1980, № б, с. 81-91.

10. Антонов Ю.Н., Жмаев С.С. Геофизические исследования нефтяных скважин методом электромагнитного зондирования // Геология и геофизика, 1986, № 1, с. 129—139.

11. Антонов Ю.Н., Жмаев С.С. Первые результаты индукционного изопараметрического зондирования // Геология и геофизика, 1982, № 5, с. 49-56.

12. Антонов Ю.Н., Жмаев С.С., Расторгуев В.Н. Первый опыт электромагнитного зондирования в Западной Сибири // Геология и геофизика, 1983, № 9, с. 62—67.

13. Антонов Ю.Н., Эпов М.И., Лукьянов Э.Е., Глебочева Н.к. Электромагнитные зондирования в комплексе с геолого-технологическими исследованиями новые перспективы // Каротажник, 2003, вып. 103, с. 41-58.

14. Антонов Ю.Н. , Соколов В.П., Табаровский JI.A. Обобщение теории геометрического фактора // Электромагнитные методы исследований скважин. Новосибирск: Наука, 1979, с. 34-51.17 . Антонцев С. Н. , Доманский А. В. , Пеньковский В. И.

15. Фильтрация в прискважинной зоне пласта и проблемы интенсификации притока. Новосибирск: ИГиЛ СО АН СССР, 1989, 190 с.

16. Баранов В.К., Галимов А.Г. Литолого-петрографические критерии подразделения терригенных пород на продуктивные коллекторы, флюидоупоры и промежуточные типы // Геология нефти и газа, 1988, № 1, с. 16-21.

17. Брылкин Ю.Л., Дубман Л.И. О диэлектрической проницаемости горных пород осадочного происхождения // Геология и геофизика, 1972, № 1, с. 117-121.

18. Буловятов А.Н., Соболева О.Н. Фильтрация и вытеснение жидкости вблизи скважины в многомасштабной пористой среде // Математические методы в геофизике: Труды Международной конференции. Ч. 1, Новосибирск: ИВМиМГ СО РАН, 2003,с. 176-182.

19. Вендельштейн Б.Ю. , Костерина В.А. Усовершенствованный способ выделения продуктивных терригенных коллекторов и их классификация по данным ГИС // Геофизические исследования скважин: Труды Международной конференции. Том 1. Москва, 2000, с. 202-221.

20. Высокочастотное индукционное каротажное изопараметри-ческое зондирование: Метод, рекомендации / Сост. Ю.Н. Антонов, С.С. Жмаев. Новосибирск: Наука, 1979, 104 с.

21. Глинских В.Н., Черяука А.Б. Изучение чувствительности сигналов ВИКИЗ к параметрам неоднородного пласта. // Электрические и электромагнитные методы исследованияв нефтегазовых скважинах. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998, с. 50-53.

22. Гольцман Ф.М. Статистическая теория интерпретации геофизических полей // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли, 1975, № 1, с. 19-53.

23. Гольцман Ф.М. Статистические модели интерпретации. М.: Наука, 1971, 328 с.

24. Гольцман Ф.М. Проблемные вопросы информационно-статистической теории геофизических наблюдений// Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли, 1975, № 12, с. 75-86.

25. Групповой рабочий проект № 43 НГ-2000 на строительство наклонно-направленных эксплутационных скважин на пласт БС1126 Когалымского месторождения. Нижневартовск: СибНИПИ «Нефтяные горизонты», 2000.

26. Гукасов Н.А. Справочное пособие по гидравлике и гидродинамике в бурении. М. : Недра, 1-982.

27. Гурленов Е.М., Данилов В.Н., Зубарев А.П. Комплекси-рование геолого-технологических, геофизических, геохимических и петрофизических исследований // Каротаж-ник, 1997, вып. 34, с. 49-54.

28. Гуфранов М.Г. О динамике изменения свойств породы в прискважинной области // Каротажник, 2000, вып. 77, с. 75-79.

29. Гуфранов М.Г. О формировании в прискважинной области нефтенасыщенного пласта окаймляющего кольца низкого сопротивления // Каротажник, 1999, вып. 62, с. 65-71.

30. Гуфранов М.Г. Развитие интерпретационных моделей ГИС // Каротажник, 1996, вып. 27, с. 30-35.

31. Даев Д.С. Высокочастотные электромагнитные методы исследования скважин. М.: Недра, 1974, 190 с.

32. Дахнов В.Н. Интерпретация результатов геофизических исследований разрезов скважин. М. : Недра, 1982, 448 с.

33. Дашевский Ю.А. , Суродина И.В. , Эпов М.И. Квазитрехмерное математическое моделирование диаграмм неосе-симметричных зондов постоянного тока в анизотропных средах // СибЖИМ, т. 5, № 3, 2002, с. 76-91.

34. Дворецкий П.И., Ярмахов И.Г. Электромагнитные и гидродинамические методы при освоении нефтегазовых месторождений. М.: Недра, 1998, 318 с.

35. Девицин В.А., Каган Г.А., Пантюхин В.А., Пасечник М.П. , Рудяк Б.В., Снежко О.М., Шеин Ю.Л. Много-зондовые комплексы индукционного каротажа // Каротажник, 1997, вып. 30, с. 24-33.

36. Девицын В.А., Рудяк Б.В., Снежко О.М., Шеин Ю.Л. Пути повышения достоверности определения электрических параметров разрезов разведочных скважин Западной Сибири

37. Каротажник, 1997, вып. 41, с. 16-31.

38. Дмитриев В.И., Захаров Е.В. Интегральные уравнения в краевых задачах электродинамики. М. : МГУ, 1987, 167 с.

39. Друскин B.JI. , Книжкермак JI.A. Метод решения прямых задач электрокаротажа и электроразведки на постоянном токе // Физика Земли, 1987, № 4, с. 63-71.

40. Друскин B.JI., Тамарченко Т.В. Быстрый вариант метода частичных областей для решения задачи индукционного каротажа // Геология и геофизика, 1988, № 3, с. 120-126.

41. Ельцов И.Н. Автоматизированная интерпретация зондирований становлением поля в горизонтально-слоистых средах // Автореферат диссертации на соиск. уч. ст. к.т.н. Новосибирск: Изд. ИГиГ СО АН СССР, 1990, 16 с.

42. Ельцов И.Н. Технология интерпретации в системе МФС ВИКИЗ+ // Состояние и пути развития высокочастотного электромагнитного каротажа. Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1998, с. 40-41.

43. Ельцов И.Н., Антонов Е.Ю., Хакинзянов Р. Г. Система для интерпретации многокомпонентных зондирований становлением поля // Пятые геофизические чтения им. В.В. Федынского: Тезисы докладов. М.: Центр ГЕОН, 2003, с. 131.

44. Ельцов И.Н., Соболев А.Ю., Неделько В.М. Конкретизация LAS- стандарта и программа LAS-MAKER // Каротаж-ник, 1999, вып. 54, с. 75-83.

45. Ельцов И.Н. , Эпов М.И. , Антонов Е.Ю. Восстановление параметров частотной дисперсии удельного сопротивления по данным индукционного зондирования // Геофизика, 1999, № 2, с. 65-67.

46. Ельцов И.Н., Эпов М.И., Глебочева Н.К., Соболев А.Ю.

47. Ельцов И.Н., Эпов М.И., Дымов С.Ю. Двумерная инверсия данных электромагнитного каротажа в вертикальных скважинах // Новые технологии в геофизике: Тезисы докладов. Уфа, 2001, с. 36-38.

48. Ельцов И.Н., Эпов М.И., Кашеваров А.А. Комплексная геоэлектрическая и гидродинамическая модель зоны проникновения // Геофизический вестник, 2004, № 4, с. 13-19.

49. Ельцов И.Н. , Эпов М.И. , Кашеваров А.А. Комплексная интерпретация геофизических и геолого-технологических исследований в скважинах // Проблемы нефтегазоносно-сти Сибирской платформы: Материалы конференции, Новосибирск: СНИИГГиМС, 2003, с. 148-151.

50. Ельцов И.Н., Эпов М.И., Петров А.Н., Каюров К.Н. , Глебочева Н.К. Исследования в нефтегазовых скважинах методом ВЭМКЗ // 300 лет горно-геологической службе

51. России: Тезисы докладов Международной геофизической конференция. Санкт-Петербург: ВИРГ «Рудгеофизика» им. А.А. Логачева, 2000, с. 424-426.

52. Ельцов И.Н., Эпов М.И., Ульянов В.Н., Никитенко М.Н., Соболев А.Ю., Пестерев A.M. Анализ и инверсия каротажных диаграмм в системе МФС ВИКИЗ-98 // Каротажник, 2000, вып. 74, с. 70-84.

53. Ентов В.М., Зазовский Ф.Ф. Гидродинамика процессов повышения нефтеотдачи. М.: Недра, 1989, 233 с.

54. Жданов М.С. Электроразведка: Учебник для вузов. М. : Наука, 1984, 326 с.

55. ЗКмаев С.С. Вертикальные характеристики зондов ВИКИЗ // Электрические и электромагнитные методы исследования в нефтегазовых скважинах. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998, с. 230-235.

56. ЗКмаев С.С., Ульянов В.Н., Абросимов Э.А. Метрологическое обеспечение аппаратуры ВИКИЗ // Каротажник, 1998, вып. 51, с. 80-85.

57. ЗКумагулов Б.Т., Зубов Н.В., Монахов В.Н., Смагулов Ш.С. Новые компьютерные технологии в нефтедобыче. Ал-маты: Гылым, 1996.

58. Заборовсхий А.И. Электроразведка. М.: Гостоптехиздат, 1963, 423 с.

59. Захаркин А.К., Могилатов B.C., Горошко Н.В. Первичная обработка материалов ЗСБ, полученных на аппаратуре «Цикл-2» // Результаты применения метода зондирований становлением поля в районах Сибирской платформы. Новосибирск: СНИИГГиМС, 1987, с. 120-125.

60. Ильин В.П. Численные методы решения задач электрофизики. М. : Наука, 1985, 352 с.

61. Ингерман В.Г. Автоматизированная интерпретация результатов геофизических исследований скважин. М.: Недра, 1981, 224 с.

62. Интерпретация вертикальных электрических зондирований на микро-ЭВМ. Методические указания к курсу «Электроразведка» / Сост. Ю.А. Дашевский, Н.В. Кривоногое. Новосибирск: Изд. НГУ, 1989, 19 с.

63. Исаев Г.А. Зондирования методом переходных процессов и результаты его применения при поисках рудных месторождений в Сибири. Диссертация на соиск. уч. ст. д.г.-м.н. Новосибирск: СНИИГГиМС, 1983.

64. Исаев Г.А., Тригубович Г.М. Элементы методики измерений, обработки и интерпретации в компенсационном методе переходных процессов // Методика геофизических поисков и изучения глубокозалегающих рудных месторождений Сибири. Новосибирск, 1983, с. 81-85.

65. Каринский А.Д. О численном решении осесимметричной прямой задачи высокочастотного индукционного каротажа методом конечных разностей // Изв. Вузов. Сер. Геология и геофизика, 1976, № 5, с. 130-136.

66. Кауфман А.А. Теория индукционного каротажа. Новосибирск: Наука, 1965, 235 с.

67. Кашеваров А.А. Математическое моделирование процессов солепереноса взаимосвязанными течениями подземных иповерхностных вод // ПМТФ, 1998, т. 39, № 4, с. 118-126.

68. Кашеваров А.А. , Ельцов И.Н. , Эпов М.И. Гидродинамическая модель формирования зоны проникновения при бурении скважин // ПМТФ, 2003, т. 44, № 6, с. 148-157.

69. Киселев Е.С., Киселева О.В., Попов Ю.Н., Терехин Е.И.

70. Обработка на ЭВМ цифровых записей зондирования становлением электромагнитного поля // Разведочная геофизика, 1975, вып. 67, с. 101-105.

71. Кнеллер JI.E. , Гайфуллин Я.С. Комплексная интерпретация материалов ГИС на основе библиотеки петрофизиче-ских моделей и оптимизации // Каротажник, 1996, вып. 24, с. 50-55.83 . Кнеллер JI.Е., Гайфуллин Я.С., Потапов А.П., Рыскаль

72. О.Е. , Сидорчук А.И. Предложения по повышению достоверности интерпретации материалов ГИС для условий Западной Сибири // Каротажник, 1997, вып. 41, с. 31-40.84 . Кнеллер JI.Е., Гайфуллин Я.С., Потапов А.П., Рыскаль

73. О.Е., Сидорчук А.И. Некоторые вопросы теории и интерпретации материалов геофизических исследований скважин // Каротажник, 2001, вып. 82, с. 188-205.

74. Кнеллер JI.E., Потапов А.П. Решение прямой и обратной задач бокового каротажа для целей автоматической интерпретации в тонкослоистом разрезе // Прикладная геофизика, 1992, вып. 128, с. 137-144.

75. Кнеллер JI.E., Потапов А.П. Решение прямой и обратной задач индукционного каротажа с учетом вертикальной и радиальной неоднородности геоэлектрического разреза // Геология и разведка, Изв. ВУЗов, 1990, № 9, с. 95-102.

76. Кнеллер Л.Е., Потапов А.П. Решение прямой и обратной задач электрокаротажа для радиально-неоднородных сред // Геология и геофизика, 1989, № 1, с. 88-96.

77. Кнеллер Л.Е., Потапов А.П., Кнеллер О.М. Автоматизированное определение удельного электрического сопротивления в тонкослоистом разрезе по комплексу зондов электрокаротажа // Прикладная геофизика, 1992, вып. 127, с. 118-127.

78. Кожевников Д.А. Проблемы интерпретации данных ГИС // Геофизика, 2001, № 4, с. 20-30.

79. Колосов А.Л. Прямые и обратные задачи в промысловой геофизике // Условно-корректные задачи математической физики и анализа: Тезисы докладов всесоюзной конф. Новосибирск: НГУ, 1992, с. 152-153.

80. Комплексное лабораторное изучение кернового материала по скважинам 165, 166, 167, 168, 6337 Когалымского месторождения ЗАО «ЛУКОЙЛ-АИК». Отчет о НИР ЗАО «НЕФТЕКОМ», Тюмень, 2002.

81. Комплексное лабораторное изучение кернового материала по скважине 1257 Когалымского месторождения ЗАО «ЛУКОЙЛ-АИК». Отчет о НИР ОАО «СибНИИНП», Тюмень, 2001.

82. Кузьмин Г.А., Соболева О.Н. Численное моделирование фильтрации и вытеснения жидкости в пористых автомодельных средах // Физика нефтяного пласта: Труды школы-семинара. Новосибирск, 2002, с. 151-158.

83. Леонов Е.Г., Исаев В.И. Гидроаэромеханика в бурении. М.:, Недра, 1987.

84. Лукьянов Э.Е. Геолого-технологические исследования как ядро новых интегрированных технологий // Каротажник, 2003, вып. 103, с. 18-39.

85. Лукьянов Э.Е. Компьютерные технологии ГТИ и оптимизации бурения // Каротажник, 1998, вып. 43, с. 62-66.

86. Максимович Н.А. Практическое руководство по применению глинистых растворов в разведочном бурении. М. : Госгеолтехиздат, 1954, 62 с.

87. Мартаков С.В., Эпов М.И. Прямые двумерные задачи электромагнитного каротажа // Геология и геофизика, 1999, т. 40, № 2, с. 249-254.

88. Михайлов В.М. Анализ основных направлений развития отечественной промысловой геофизики (1950-2002 гг. ) // Каротажник, 2003, вып. 102, с. 9-25.

89. Московская Л.Ф. Теоретические и методические принципы построения технологий инверсии для решения практических задач стационарной и импульсной электроразведки: Автореф. дис. на соиск. уч. ст. д.ф.-м.н. Санкт1. Петербург, 2004, 36 с.

90. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. М.: Наука, 1987, 328 с.

91. Охонин В.А., Симонов К.В., Эпов М.И., Ельцов И.Н., Соболев А.Ю. Нейросетевое моделирование сигналов ВИКИЗ // Электрические и электромагнитные методы исследования в нефтегазовых скважинах. Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1999, с. 79-85.

92. Патент РФ № 20663053 от 22.09.94. Устройство для электромагнитного индукционного зондирования. Патентовладелец: Институт геофизики СО РАН. Авт. Ю.Н. Антонов .

93. Петрофизика: Справочник. В трех книгах. Книга первая. Горные породы и полезные ископаемые / Под. ред. Н.Б. Дортман. м.: Недра, 1992, 391 с.

94. Пирсон С.А. Учение о нефтяном пласте. Пер. с англ. М.: Гостоптехиздат, 1961, 570 с.

95. Поздеев Ж.А., Пасечник М.П., Антонец С.И., Яковлева JI.M. Основные результаты внедрения аппаратуры мно-гозондового индукционного каротажа ВИКИЗ и ИКЗ в Ноябрьском нефтегазоносном районе // Каротажник, 1999,1. Ш вып. 59, с. 95-101.

96. Поляк Б.Т. Введение в оптимизацию. М. : Наука, 1983, 384 с.

97. Порохова JI.H., Ковтун А.А. Исследование эффективности машинной интерпретации кривых МТЗ // Прикладная геофизика, 1970, вып. 61, с. 134-140.

98. Порохова JI.H., Мальгинов В.В. Комплексная интерпретация геоэлектрических зондирований // Вест. Ленингр. ун-та, 1980, № 16, с. 113-115.

99. Потапов А.П., Кнеллер JI.E. Определение удельного электрического сопротивления пластов по данным ВИКИЗ в условиях тонкослоистого разреза // Каротажник, 2000, вып. 52, с. 62-67.

100. Потапов А.П., Кнеллер JI.E. Решение прямой и обратной задач индукционного каротажа для сред с произвольным и дискретным распределением проводимости по глубине // Геология и геофизика, 1990, № 5, с. 122-130.

101. Правила геофизических исследований и работ в нефтяных и газовых скважинах. Москва, 1999, 67 с.

102. Развитие исследований по теории фильтрации в СССР.1. М.: Наука, 1969.

103. Романов В.Г., Кабанихин С.И. Обратные задачи геоэлектрики. М.:, Наука, 1991, 304 с.

104. Самарский А.А. Теория разностных схем. М. : Наука, 1977, 656 с.

105. Сохранов Н.Н., Котов Т.П., Миколаевский Э.Ю. Геолого-, геофизические характеристики переходных зон нефтяных пластов по данным электрического и электромагнитного каротажа // Каротажник, 2003, вып. 110, с. 99-111.

106. Табаровский JI.A. Применение метода интегральных уравнений в задачах геоэлектрики. Новосибирск: Наука, 1975, 140 с.

107. Табаровский JI.A. , Соколов В.П. Программа расчета нестационарного поля дипольных источников в горизонтально-слоистой среде (АЛЕКС) // Электромагнитные методы геофизических исследований. Новосибирск: ИГиГ СО АН СССР, 1982, с. 57-77.

108. Табаровский JI.A. , Эпов М.И. Дискретные спектры в задачах дифракции нестационарного поля на пленках Шей-мана // Физика Земли, 1989, № 9, с. 46-54.

109. Табаровский JI.A. , Эпов М.И. , Никитенко М.Н. Решениеобратной задачи высокочастотного индукционного каротажного зондирования (ВИКИЗ) для цилиндрически-слоистой среды / ИГиГ СО АН СССР. Новосибирск, 1989. 17 с. Деп. в ВИНИТИ 30.01.89, № 1164-В89.

110. Табаровский JI.A. , Эпов М.И. , Сосунов О.Г. Оценка разрешающей способности электромагнитных методов и подавление помех в системах многократного наблюдения (теория, алгоритмы, программы). Новосибирск: Препринтф ИГиГ СО АН СССР, № 7, 1985, 48 с.

111. Технология исследования нефтегазовых скважин на основе ВИКИЗ. Методическое руководство / под ред. М.И. Эпова, Ю.Н. Антонова/ Составители: И.Н. Ельцов, С.С. Жмаев, А.Н. Петров и др. Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН, 2000, 121 с.

112. Тихонов А.Н., Гласко В.Б. О применении метода регуляризации в задачах геофизической интерпретации // Изв. АН, серия Физика Земли, 1975, № 1.

113. Тихонов А.Н., Гласко В.Б., Кулик Н.И. Регуляризирую-щие алгоритмы для нелинейных задач и обратная задача1. V1магнитотеллурического зондирования // Вычислительныеметоды и программирование. М.: Наука, 1973, с. 158-173.

114. Ульянов В.Н. Экспресс-интерпретация данных ВИКИЗ // Состояние и пути развития высокочастотного электромагнитного каротажа. Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1998, с. 61-62.

115. Ульянов В.Н., Эпов М.И. Характеристики пространственного разрешения зондов ВИКИЗ // Электрические и элекV1 тромагнитные методы исследования в нефтегазовых скважинах. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998, с. 196-211.-Г'

116. Халфин JI.A. Информационная теория интерпретации геофизических исследований // ДАН, 1958, т. 122, № 6, с. 1007-1010.

117. Хинмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. М.: Мир, 1975, 534 с.

118. Чарный И.А. Подземная гидрогазодинамика. М.: Гос-научиздат нефтяной и горно-топливной литературы, 1963, 369 с.

119. Чекалин JI.M. , Моисеенко А.С., Шакиров А.Ф. Геолого-технологические исследования скважин. М. : Недра, 1993, 240 с.

120. Эллансхий М.М. Петрофизические основы комплексной интерпретации данных геофизических исследований скважин. Методическое пособие. М.: ГЕРС, 2002, 229 с.

121. Эпов М.И. Электромагнитное поле горизонтального маг-, нитного диполя в горизонтально-слоистой среде с двумя плоскими границами // Электромагнитные методы исследования скважин. Новосибирск: Наука, 1979, с. 129141.

122. Эпов М.И., Глинских В.Н. Быстрое двумерное моделирование высокочастотного электромагнитного поля для задач каротажа // Геология и геофизика, 2003, т. 44, № 9, с. 942-952.

123. Эпов М.И., Глинских В.Н. Линеаризация относительных характеристик высокочастотного магнитного поля в двумерных проводящих средах // Геология и геофизика, 2004, т. 45, № 2, с. 266-274.

124. Эпов М.И., Глинских В.Н., Ульянов В.Н. Оценка харак-ф. теристик пространственного разрешения систем индукционного и высокочастотного электромагнитного каротажав терригенных разрезах Западной Сибири // Каротажник, 2001, вып. 81, с. 19-57.

125. Эпов М.И. , Дашевсхий Ю.А. , Ельцов И.Н. Автоматизированная интерпретация электромагнитных зондирований. -Новосибирск: Препринт АН СССР, Сиб. отделение, ИГиГ; № 3, 1990, 29 с.

126. Эпов М.И., Ельцов И.Н. Прямые и обратные задачи индуктивной геоэлектрики в одномерных средах. Новосибирск: Препринт № 2; ОИГГМ СО РАН, 1992, 31 с.

127. Эпов М.И. , Ельцов И.Н., Кашеваров А.А. , Соболев А.Ю. , Ульянов В.Н. Эволюция зоны проникновения по данным электромагнитного каротажа и гидродинамического моделирования // Геология и геофизика, 2004, т. 45, № 8, с. 1031-1042. \

128. Эпов М.И., Ельцов И.Н., Соболев А.Ю. Выделение пластов в терригенном разрезе по данным ВИКИЗ // Каротажник, 1999, вып. 57, с. 58-69.

129. Эпов М.И., Жмаев С.С., Ульянов В.Н. Метрологическое обеспечение аппаратуры электромагнитного каротажа // Каротажник, 1997, вып. 34, с. 101-112.

130. Эпов М.И./ Мартаков С. В. Прямые двумерные задачи электромагнитного каротажа // Геология и геофизика, 1999/ т. 40/ № 2, с. 249-254.

131. Эпов М.И./ Никитенко М.Н. Система одномерной интерпретации данных высокочастотных индукционных каротажных зондирований/ Геология и геофизика/ 1993/ № 2, с. 124-130.

132. Эпов М.И./ Пеньковский В.И./ Корсакова Н.К./ Ельцов И.Н. Метод вероятностных сверток интерпретации данных электромагнитного зондирования пластов // ПМТФ, 2003, т. 44/ № 6/ с. 56-63.

133. Эпов М.И. / Плой А.Ду/ Никитенко М.Н./ Ельцов И.Н. Повышение разрешающей способности в индукционных электромагнитных зондированиях // Геология и геофизика, 1996, № 4, с. 83-90.

134. Эпов М.И., Сухорукова К.В., Никитенко М.Н., Антонов Ю.Н. Особенности высокочастотных индукционных каротажных зондирований в скважинах с горизонтальным завершением // Геология и геофизика, 1998, № 5, с. 64 9656.

135. Эпов М.И., Мартаков С.В. Прямые двумерные задачиVэлектромагнитного каротажа // Геология и геофизика, 1999, № 2, с. 249-254.

136. Якубовский Ю.В. Электроразведка. М. : Недра, 1980, 384 с.

137. Allen D., et al. Invasion Revised, Oilfield Review, Summer, 1991, p. 10-23.

138. Alpak F.O., Dussan E.V., Habashy T.M., Torres-Verdin C. Numerical simulation of mud-filtrate invasion in horizontal wells and sensitivity analysis of array induction tools history // Petrophysics, 2003, Vol. 44, No. 6, p. 396-411.

139. Archie G.E., 1942, The electrical resistivity log as an aid in determining some reservoir characteristics: Petroleum Transactions of the AIME, Vol. 146, p. 5462 .

140. Avdeev D.B., Kunshinov A.V., Pankrafcov O.V., and Newman G.A. High-Performance Three-dimensional Electromagnetic modeling using modified Newmann series. Wide-Band Numerical Solution and examples // J. Geo-mag. Geoelectr., 1997, No. 49, p. 1519-1539.

141. Bergeron C.J. et al. Interpretation of airborne electromagnetic data using the modified image method // Geophysics, 1989, Vol. 54, p. 1023-1030.

142. Cheryauka A.B., Zhdanov M.S. Nonlinear approximations for an EM scattering problem in a medium with joint

Информация о работе

Ельцов, Игорь Николаевич
доктора технических наук
Новосибирск, 2004
ВАК 25.00.10

Диссертация

Интерпретация данных каротажа на основе комплексной геофизической и гидродинамической модели - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы