Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Компьютеризированная технология геофизических исследований в скважинах на нефтяных и газовых месторождений Оренбуржья

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Компьютеризированная технология геофизических исследований в скважинах на нефтяных и газовых месторождений Оренбуржья"

На правах рукописи

Деркач Анатолий Степанович

КОМПЬЮТЕРИЗИРОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В СКВАЖИНАХ НА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ОРЕНБУРЖЬЯ

Специальность 04.00.12 - геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тверь - 1996

Работа выполнена в научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте геофизических методов исследований, испытания и контроля нефтегазоразведочных скважин (ВНИГИК) АООТ НПП "ГЕРС"

Научный руководитель- доктор технических наук

Р.Т.Хаматдинов

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Б.ЕЛухминский кандидат геолого - минералогических наук В.И.Дузин

Ведущая организация - НПФ "Геофизика"(г. Уфа)

Защита состоится 27 марта 1996г. в 12 часов на заседании Диссертационного совета Д 169.13.01 в акционерном обществе открытого типа по геофизическим работам, строительству и заканчиванию скважин (АООТ НПП "ГЕРС") по адресу: 170034, г. Тверь, проспект Чайковского, дом 28/2, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИГИК АООТ НПП "ГЕРС".

Автореферат разослан февраля 1996г.

.Ученый секретарь Диссертационного совета, доктор физико-математических наук доцент

Глуздовский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Проблема повышения точности и производительности каротажных исследований особенно остро проявляется при исследовании характерных для Оренбуржья геофизически и геологически сложных объектов поисковых и разведочных скважин. Требуются высокие точность и достоверность оценки коллекторов, их макро- и микроструктуры по результатам каротажных исследований в сложных условиях проведения измерений, так как даже небольшие, на первым взгляд, погрешности определения пористости и водонасы-щенности пород могут привести к неверным решениям о рентабельности разработки месторождений.

В то же время геофизические предприятия, обслуживающие нефтяные и газовые месторождения Оренбуржья (как и все отечественные предприятия, выполняющие каротажные исследования), в настоящее время переживают трудный период, связанный с формированием рыночных отношении в России. Стала очевидной их неготовность к участию на рынке каротажных услуг, обусловленная целым рядом экономических, организационных, научно-производственных причин и сводящаяся, в конечном итоге, к отсутствию конкурентоспособной технологии проведения каротажных работ.

Наступившая в 90-х годах либерализация внешне-экономических отношении дала фактический материал для количественных и качественных оценок отставания отечественных технологий проведения ГИС от уровня, достигнутого в мировой практике, и выдвинула новую проблему выживаемости российских геофизических предприятий в условиях экспансии западных технологий. Стало ясно, что ни одно даже самое мощное российское предприятие не владеет полной конкурентоспособной технологией проведения геофизических работ, включающей в качестве обязательных элементов цифровые многозон-довые, комбинируемые в небольшое количество сборок программно-управляемые скважшшые приборы с цифровой телеметрией, цифровую компьютеризированную лабораторию с системами управления измерениями и обработкой каротажной информации, эффективное спуско-подьемное оборудование, полное программно-методическое обеспечение.

Существовали отечественные разработки, ни в чем не уступавшие мировому уровню (теоретическое и компьютерное моделирование, ап-паратурно-методические решения, связанные с новыми методами, метрологическое обеспечение, комплексная интерпретация и т.д.). Однако, именно отсутствие единой системы измерений и их цифровой обработки приводило на первых порах к проигрышам в сопоставитель-

ных испытаниях с ведущими геофизическими компаниями мира. Другим серьезным недостатком было многообразие несовместимых технических средств (например, более 15 типов регистраторов при отсутствии единого стандарта записи, множество типов скважинной аппаратуры).

С учетом сложившейся в стране ситуции было совершенно необходимо создать в короткие сроки в рамках одного геофизического предприятия новую технологию проведения ГИС, объединив усилия разработчиков и производственников и коренным образом перестроив структуру самого предприятия, если это окажется необходимым.

Цель работы - существенное повышение эффективности ГИС на месторождениях Оренбуржья за счет создания и внедрения новой компьютеризированной технологии каротажных измерений на кабеле для обеспечения необходимого уровня информативности и достоверности геофизических данных, конкурентоспособного с уровнем западных сервисных компаний.

Основные задачи исследования:

1. Выбор и обоснование параметров и характеристик компьютеризированной технологии ГИС поисковых и разведочных скважин применительно к условиям нефтяных и газовых месторождений Оренбуржья, в том числе: выбор и адаптация к условиям Оренбуржья параметров зондовых устройств; формирование на их основе геофизических комплексов, обеспечивающих решение поисково-разведочных задач за минимальное количество спуско-подьемов; опробование систем цифровой многоканальной телеметрии и записи в международно-признанных стандартах и операционных системах.

2. Адаптация систем обработки и комплексной интерпретации к условиям Оренбуржья с учетом выбранных комплексов ГИС в рамках единой информационно-вычислительной системы, включая комплекс технических и вычислительных средств, алгоритмы и программы обработки и интерпретации многомерной геофизической информации, как основы для принятия оперативных решений максимального качества и достоверности при решении технических и геологических задач.

3. Организация каротажной службы, обеспечивающей эффективное использование всех звеньев новой технологии и ее внедрение.

4. Организация промышленной эксплуатации компьютеризированной технологии ГИС с геолого-экономической оценкой результатов на объектах Оренбуржья.

Методы решения поставленных задач:

• обобщение зарубежного и отечественного опыта создания технологий ГИС;

• теоретический, экономический, экспериментально-мсгоднче-ский и управленческий анализ основных элементов компьютеризированной технологии ГИС с учетом применения ее в условиях Оренбуржья (как аппаратных, так и программных);

• опытно - мсто;щчсск1!с и промышленные испытания технологии в целом и ее отдельных элементов;

• экономический анализ эффектнвностн применения компьютеризированной технологии ГИС на примере одной производственной организации.

Научная новизна:

1. Впервые в условиях Оренбуржья на основе перспективных отечественных разработок с участием автора создана и внедрена в производство полная конкурентоспособная компьютеризированная технология исследования открытого ствола нефтегазовых поисковых II разведочных скважин, включающая новую серию цифровых приборов, цифровую телеметрию, программно-управляемую систему записи в международных форматах и полную (IBM- ориентированную) систему обработки данных комплекса методов, адекватного геологическим задачам объектов.

2. Автором лично предложена и внедрена система научно-технических мероприятий, направленная па получение гарантированной минимальной общей тнрешности измерений и интерпретации (метрология измерений, контроль качества материалов, получаемых в международных форматах, допускающих независимую экспертизу, развитая система тестирования аппаратных и программных средств и т.д.).

3. Впервые экспериментально подтверждена пысокая геолого-техппческая и экономическая эффективность применения компьютеризированной технологии на базе цифровых комбинированно-модульных приборов по сравнению сосуществующими традиционными аналоговыми аппаратурно-методическимн комплексами, что представляет интерес и для других геофизических организаций.

Автором защищается следующее основное научное положение: Разработанная компьютеризированная технология ГИС и созданная

ее реализации организация каротажной службы существенно повышает эффективность геофизических исследований открытого ствола нефтегазовых поисковых и разведочных скважин на Оренбуржье путем повышения производительности работ, качества и достоверности получаемой информации, снижения времени проведения каротажа, скорейшего получения оперативного заключения и углубления комплексной интерпретации.

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанная с учетом особенностей Оренбуржья технология может служить основой для аппаратурного и программного перевооружения отечественных геофизических предприятий, что позволит существенно уменьшить отставание отечественной геофизики от уровня, достигнутого ведущими западными компаниями, и, в частности, обеспечить выполнение ими концессионных работ по разведке месторождений нефти и газа в соответствии с требованиями зарубежной практики выполнения таких работ.

Внедрение результатов работы. Разработанная компьютеризированная технология ГИС в целом со второго полугодия 1994 г. внедрена и находится в промышленной эксплуатации в УГИ "Орепбурггеофнзнка". Количество исследованных скважин на середину 1995г. составило 131. Экономический эффект только за счет снижения времени работ составил 200 миллионов рублей на одну скважину.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались в сентябре 1994г. на совещании "Деловой клуб" разработчиков, изготовителей и потребителей геофизической научно-технической продукции (Ассоциация АИС, Украина, Крым), в сентябре 1995г. на совещании по геофизической аппаратуре (Ассоциация АИС, Украина, Крым) и в 1995г. на семинаре в г. Оренбурге.

Публикации. Основою положения и практические результаты диссертационной работы опубликованы в 4 статьях.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, содержит 103 страницы машинописного текста, в т.ч. 24 рисунка, 15 таблиц, библиографию из 60 наименований.

В диссертации представлены только результаты исследований, выполненных лично автором, а также под его руководством и при непосредственном участии в соавторстве с коллегами, что каждый раз отмечается в тексте работы и автореферата. Автору принадлежит организация развернутого внедрения всех результатов работы. Вместе с тем работа выполнена в самом тесном взаимодействии как с ведущими специалистами АООТ НПП "ГЕРС", так и "Оренбурггазпрома". Автор выражает благодарность д.т.н. Хаматдинову Р.Т. за научное руководство работой, специалистам АООТ НПП "ГЕРС" д.г.-м.н. Яцен-ко Г.Г., д.т.н.Струкову A.C., д.т.н. Еникеевой Ф.Х., к.ф.-м.н. Панпо-хину В.А., к.ф.-м.н. Юматову A.A., к.т.н.Журавлеву Б.К., Веселкову A.A. и специалистам "Оренбурггазпрома" Карнаухову С.М., Матвееву В.Г., Кобцу А.П., Левшину В.Н., Маркову В.А., Глушко B.C., Фролову Ю.В и Зенову В.И.за оказанную активную поддержку и помощь в проведении исследований и реализации работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы тема диссертации и актуальность проблемы, сформулированы цель, задачи работы и основное научное положение, которое выносится на защиту.

Первая глава посвящена анализу состояния аппаратурно - методического обеспечения ГИС поисковых и разведочных скважин месторождений Оренбуржья. За 30 лет освоения и эксплуатации месторождений Оренбуржья средства и технологии каротажных исследовании существенно менялись. В начале 70-х годов основным являлся комплекс, включавший методы БК, МЗ, НГК, ГК и КВ. В начале 80-х годов в основной комплекс были включены методы, в семидесятых годах относившиеся к дополнительным - АК, ГГКП, двух- и многозон-довый НК, ИК. Кроме того, в базовых разведочных, а также в опорных и параметрических скважинах широко применялись специальные виды исследований, проводимые с различными воздействиями па изучаемые объекты. В начале 90-х годов в регионе наметился переход на цифровые скважинные приборы и, соответственно, на цифровые каротажные лаборатории.

"Информационный взрыв" в мировой геофизике, произошедший в начале 80-х годов и основанный на достижениях микропроцессорной электроники и цифровых передаче и обработке данных, привел к возникновению новых компьютеризированных технологий ГИС, ныне широко применяемых ведущими геофизическими компаниями, проникающими на только начавшийся формироваться в России рынок геофизических услуг. Ситуация для отечественных геофизических предприятий осложняется тем, что квалифицированные Заказчики услуг (а ими явля 1тся как вновь организованные российские нефтяные компании, так и зарубежные фирмы, ведущие концессионные работы » России) предъявляют к сервисным каротажным работам ряд специфических требований, существенно отличающихся от ранее принятой в России технологии каротажа. В частности, материалы ГИС должны соответствовать стандартам API и требованиям, установленным нефтяными компаниями. В ряде случаев непосредственно на скважинах требуется провести обработку данных ГИС вплоть до получения геофизических параметров и технологических заключений с выдачей материалов в виде твёрдых копий, на магнитных носителях в общепринятых в мировой практике форматах обмена каротажных данных (LIS или LAS форматы).

Существующие различия в технологии проведения каротажа, метрологическом обеспечении, представлении данных и т.д. между Россией и Западом приводят к необходимости либо полностью при-

пять западные технологии, либо создать и, при необходимости, псре-давать Заказчику единую систему, включающую аппаратуру, технологию проведения измерении и npoi-раммное обеспечение регистрации и обработки полученных данных.

Основными элементами компьютеризированной'технологии, понимаемой как совокупность методов измерений, регистрации и обработки, компыотеризировашплх технических и методических средств, обеспечивающая получение результатов полных комтексов исследований и оптипшьио настроенная на высокую производительность работ и качество получаемых результатов в конкретных геолого-техшческих условиях, являются:

1) цифровые многозондовые про1раммно-управляемые скважннкые приборы, работающие в комбинированных сборках (aiperaru-руемме);

2) цифровая телеметрия, обеспечивающая асинхронный доступ к данным каждого измерительного зонда и управляющим элементам прибора;

3) цифровая компьютеризированная лаборатория, включающая системы управления измерениями и обработки каротажной информации;

4) спуско-подьемное оборудование;

5) щнираммно-методическое обеспечение.

Полными компьютеризированными технологиями, включающими все перечисленные элементы, в настоящее время владеют 5 зарубежных фирм: Schlumbergcr (технология MAXIS), Western Atlas (ECLIPS), CGG (2000 Series Logging System), Hallibarton и Computalog (PHASE™ + CS400). Лидером является фирма Schlumberger, не имеющая равных по набору методов и цифровых приборов. Технологии других компаний, не входящих в эту пятерку, например, MOL (Вешрня), BWG ( Германия и Россия), не являются полностью компьютеризированными.

Первые отечественные цифровые системы регистрации, появившиеся в середине 80-х годов, по сути были модернизацией узла "панель + фоторегнетратор" аналоговой станции. ТРИАС и НО-78 осуществляли многоканальную запись на магнитную ленту низкочастотных сигналов от скважинных приборов в цифровом виде. Система ПЛАСТ-1 обеспечивала запись показаний высокоинформативных методов ИНК и АКШ. Система НО-90 вела запись на магнитную ленту как низкочастотных, так и высокочастотных сигналов, была построена на основе жесткой логики и не имела достаточных средств визуального контроля в процессе карогажа.

Дальнейшее совершенствование систем цифровой регистрации проводилось в первую очередь за счет введения в их состав средств визуального контроля измеряемых параметров- это системы СКР и ПЛАСТ-3. В конце 80-х годов появилось новое поколение цифровых регистрирующих каротажных систем, построенных на базе микроЭВМ и имеющих средства (и программы) визуального контроля каротажных данных (ПВК-0880, ПЛАСТ-5, МКС-САМОТЛОР и др.)- В этот же период в НПО "Союзпромгеофизнка" был разработан информационно-измерительный каротажный комплекс с модульной структурой (КИУ). На базе последующих модернизаций комплекса КИУ были созданы программно-управляемые каротажные лаборатории ЛКС-ЮУУ1-01М, ЛКС-ЮУУ1-04 и КАРАТ-2. В связи с этими разра-богками следует отметить важный вклад и осиопопологающие идеи ведущих разработчиков технологий ГИС С.Г.Комарова, Л.И.Померанца, Н.Н.Сохрапона, Б.Е.Векслера, A.A. Молчанова, Д.В.Бслоконя, В.Ф. Козяра, В.М.Коровина, Ю.Н.Ачкасова, Е.М.Мштошпна, Н.Д.Парфеньева, В.П. Логинова, С.Х. Кусембаева, М.Л.Лернера.

Из анализа состояния геофизической службы в стране стало ясно, что на момент постановки данной работы (начало 1994г.) в России не была завершена разработка полной конкурентоспособной технологии геофизического производства, в то же время существовали работы, соответствующие современным требованиям проведения ГИС. Для исследования открыгого ствола нефтяных и газовых скважин по основным показателям предпочтительным оказался опыт активных работ АООТ НПП "ГЕРС" (г. Тверь) по разработке, изготовлению и апробации на производстве информационно-измерительного комплекса, нацеленного на создание системы в составе:

• транспортируемой каротажной лаборатории КАРАТ-П;

• программно-управляемых скважииных приборов серии "П";

• системы метрологического контроля измерений;

• про1раммного обеспечения тестирования, калибровки и проведения ГИС;

• программного обеспечения редактирования, обработки и представления результатов измерений в полевых условиях и на базе (LOGTOOLS).

Поэтому была поставлена задача в короткие сроки довести эту систему до производственного уровня и внедрить новую технологию каротажных исследований, учитывающую решаемые задачи и особенности нефтяных и газовых месторождений Оренбуржья и отвечающую

по своим основным показателям требованиям, предъявляемым в мировой практике.

Во второй главе рассмотрены критерии эффективности и требования к компьютеризированной технологии, классифицированные по основным ее элементам.

Критерии оценки эффективности применения каротажных регистрирующих систем можно найти только на основе системного ана-лша всей технологии проведения каротажа, рассматривающего с единых позиций всю совокупность применяемых методических технических, технологических и программных средств.

Поэтому, в первую очередь, был сформулирован перечень всех функций, которые должна выполнять современная каротажная информационно-измерительная система (для проведения количественных сравнений каждой из функций присвоен экспертный весовой коэффициент Кф):

1) сбор информации и запись на магнитный носитель (Кф=1), в том числе динамических сигналов АК и ИНК (+1*), в международных форматах записи (+1);

2) эталонировку (градуировку) первичных преобразователей .(зондов скважинных приборов) и хранение данных до момента, определяемого регламентом метрологических работ (1);

3) калибровку скважинных приборов непосредственно на скважине и хранение ее значений до момента, определяемого регламентом проведения скважинных измерений (1);

4) организацшо взаимодействия с оператором в интерактивном режиме (1), в том числе для формирования образа "нового" сква-жинного прибора (+1) и параметров визуализации (+1);

5) визуализацшо информации в удобном для оператора виде(1), в том числе на цветном графическом дисплее (+1) и в многооконном режиме (+1);

6) редактирование полученной информации по глубинам (1) и амплитудам (+1);

7) документирование результатов работ на бумажном носителе с помощью плоттера или принтера (1) в физических величинах (+1), построение сводных диаграмм (+1) в международных форматах (+1);

8) предварительную обработку материалов измерений с целью определения качества работ по сопоставлению двух замеров в одном интервале (1), с целью получения геофизических пара-

" Знак + означает дополнительное увеличение баллов.

метров (+2), комплексную обработку результатов, полученных сборкой цифровых скважинных приборов (+3);

9) организацию многозадачного режима работы системы в реальном масштабе времени (3);

10) управление техническими средствами измерений (цифровыми скважинными сборками) (3);

11) контроль за вспомогательным технологическим оборудованием, обеспечивающим режимы измерений (1);

12) контроль за проведением спуско-подъемных oпq)aцнй, в том числе коррекцию глубины по магнитным меткам (1), регистрацию натяжения кабеля (+1), внесение поправки на растяжение кабеля с целью определения истинной глубины (+1);

13) обмен информацией с системами верхнего уровня (АРМ геофи-зика-ннтерпретатора, АРМ метролога и т.д.) (1);

14) организацию базы данных по спуско-подъему, скважине, группе скважин (1);

15) хранение справочных данных (1);

16) организацию контрольно-диагностического и учебного режимов работы системы (1).

Суммы экспертных весовых коэффициентов для отечественных

информационно-измерительных систем группируются в соответствии

с этапами их развития (см. таблицу).

Таблица

Регистраторы, используемые при производстве и модернизации каротажных лабораторий и станций

.V* Tim регн-стратора Количество входных каналов Тип магнитной записи Тип микроэвм Тип ofie-paiui-oiiiioii системы Средства визуализации ЕКф

Аналоговых Цифровых

1 j АЦРК-2 6 j - 1 НМЛ 1 - НО-28 1

2 j НО-78 j 8 j - j НМЛ | - НО-28 2

3 : ТРИАС j 15 j - | НМЛ ; - 0-28, цифровая индикация 2

4-CKP-IMC: 15 : - : НМЛ контроллер j 1 j ! (ТРИАС) j К580 Резидентная ЭСПУ-К. алфа-итио-цнфровой дисплей 4

5 : М КС • • 8 | • j Н МЛ j 2 коштрол-I САМО- j i j (НО-75) i лера К580 i ТЛОР !!! 1 Резидентная СПУ-К, черно-елый видеомонитор 6

6 : ГЕОФИТ j 14 НМЛ (НО-75), [ Z-80 CP/M2.2 j Термоплотгер, черно-белый вн- j б

j (НО-75) 1 НИКА | МС1201 черно-белый ви- j деомоштгор 1

8 j ПВК j 8 НМЛ ; (НО-75) 1ЭЛЕКТРО-! НИКА j MC 1201 РАФОС ЭСПУ-К, | цветной вндеомо- i ннтор 6

9 i киу-зм ; 8 : 2 : 2ЭЛЕК- РАФОС ЭСПУ-К, | 10

НМЛ •ТРОНИКА цветной вндеомо-j

(НО-75) ! MCI 201 ннтор

10! НЕОГЕН '• 8 • 2 : 2'ЭЛЕК- РАФОС ЭСПУ-К, 10

! НМЛ, ; ТРОПИКА цветной видеомо-

I НГМД ! MC 1201 нитор

1Г киу-4 ; 8 : 256 2 i 2 3ЛЕК- РАФОС ЭСПУ-К, 14

1 НМЛ iTPOHHKA цветной видеомо-

; (НО-75) j МС1201 нитор

12 КИУ-6 : 8 - ; НЖД, ; 2ЭЛЕК- РАФОС ЭСПУ-К, 14

1 НГМД 1 ГРОНИКА ! MC 1201 цветной в1щсомо-шггор

13 КАРАТ-2 : 8 : 256 • 2 ■ЭЛЕКТРО- MS-DOS ЭСПУ-К, 18

1 НГМД, ; НИКА SVGA

' j 1 НЖД ; MC 1201, i IBM386

14 KAl'AT-П : 8 : 256 : 2 : IBM386 ; ms-dos SR-2020, 24

: НГМД ! НЖД SVGA

Первый существенный скачок в функциональном развитии каротажных систем произошел при переходе от цифровых автоматов (АЦРК, НО-78, ТРИАС) к цифровым регистраторам с микропроцессорным управлением (СКР-1МС, МКС-САМОТЛОР). Следующее резкое изменение связано с переходом к применению при создании регистраторов cqmiino выпускаемых промышленностью средств вычислительной техники, что привело к увеличению вычислительной мощности микро-ЭВМ, внедрению стандартных операционных систем и применению многомашинных (двухуровневых) комплексов.

Четвертый этап развития характеризуется переходом к работе с цифровыми сборками комплексных скважинных приборов (КИУ-4, СКС-5Ц). И последний, современный этап характеризуется переходом к индустриальным персональным компьютерам (КАРАТ-2, КАРАТ-П), что позволяет существенно поднять уровень программно-методического обеспечения и осуществить переход к полной компыо-тсризированной технологии ГИС.

Другими важными критериями оценки эффективности систем являются:

• минимизация совокупных затрат на получение единицы информации;

• максимизация съема полезной информации с единицы стоимости разрабатываемой системы.

Совместный анализ этих двух альтернативных критериев приводит к необходимости унификации всего оборудования. При индивидуальных зондовых частях скважинных приборов унифицируются выходы на цифровую телеметрию. Единый интерфейс зондов позволяет объединить их в одну или несколько связок, при этом количество необходимых для проведения всего комплекса ГИС спуско-подьемов существенно уменьшается. Даже значительные затраты на изготовление такой системы быстро окупаются в процессе эксплуатации.

Таким образом, наибольшей эффективностью обладают программно-управляемые каротажные информационно-измерительные системы, использутощие цифровые связки программно-управляемых скважинных приборов. Применение полной компыотеризированнной технологии ГИС, включающей набор цифровых программно-управляемых скважинных приборов, наземный измерительно-обрабатывающий комплекс с системой программно-методического обеспечения позволяет создать основу для организации интегрированной информационной технологии промыслово-геофизического предприятия.

Далее в главе 2, с использованием выше перечисленных критериев и с учетом условий Оренбуржья, сложившейся ситуации в техническом оснащении и быстрых темпов внедрения разработки, сформулированы конкретные требования к основным элементам технологии: транспортируемой каротажной лаборатории; программно-управляемым скважинным приборам и их связкам; программному обеспечению тестирования, калибровки и проведения ГИС, редактирования, обработки и представления результатов измерений в полевых условиях и на базе.

В третьей главе описаны элементы компьютеризированной технологии в производственном режиме исследования открытого ствола нефтегазовых скважин, созданной на базе приборов серии "П", регистратора КАРАТ-П и программного обеспечения ЬОСГООЬЗ. Степень завершенности трех элементов технологии к началу работ была различной. Если скважшшые приборы серии "П" обладали неоходи-мыми атрибутами завершенной- разработки ( полная техническая документация, метрологическое, методическое и интерпретационное

обеспечения, налаженный промышленный выпуск, успешные сква-жинные испытания и т.д.), то два других элемента по сути находились на этапе начальных научных исследований и свой законченный промышленный облик приобрели в ходе выполнения работ по настоящей диссертации.

В процессе работы завершена разработка каротажного регистратора КАРАТ-П на основе компьютера РС/АТ-486 в производственном исполнении. Регистратор рассчитан на работу со стандартным наземным оборудованием и источниками питания скважннных приборов. Ориентация на цифровую аппаратуру позволяет избежать известных методических погрешностей, связанных с работой аналого-цифровых преобразователей. Использование цифровой аппаратуры в комплексе с разработанным программным обеспечением исключаег и субъективный фактор - вмешательство оператора в процессы калибровки аппаратуры и проведения измерений. Регистратор также позволяет производить запись данных с выходов аналоговых панелей ( не более 8 каналов одновременно). АЦП при этом рассматривается как самостоятельный прибор, подлежащий обязательной метрологической поверке и калибровке для установления коэффициентов преобразования и проверки линейности этого преобразования в рабочем диапазоне.

Привязка данных по глубине основана на использовании цифровой системы разметки длины и определения натяжения кабеля УК СПО (разработка СКТБ СПТ АООТ НПП "ГЕРС", авторы Е.М.Мипошин, М.К. Балахонов). Система аппаратно формирует сантиметровые метки глубины и полуметровые (длина базы разметочного устройства) магнитные метки и позволяет по запросу с ЭВМ передавать через последовательный интерфейс RS-232C информацию о глубине спуска и натяжении кабеля.

Программное обеспечение регистрации комплекса управляет работой приборов, подгаживает калибровку и проведение mMqicniiii с записью данных на жесткий диск в формате LIS. Опрос скважннных приборов может проводиться с синхронизацией по глубине или по времени. Для скважинных приборов серии "П" опрос осуществляется по дуплексной линии связи (первая и вторая жилы кабеля) кодом Манчестер-2 со скоростью 22 Кбод. Опрос обеспечивается специализированным драйвером LD, выполняющим функции многозадачной операционной системы реального времени и поддержки резидентного счетчика сельсинной глубины с записью на жесткий диск.

Программное обеспечение редактирования и первичной обработки данных позволяет в течение 1-2 часов после окончания каротажа непосредственно на буровой получить и представить Заказчику

требуемые геофизические материалы. Это достигается в первую очередь за счет существенного уменьшения числа операций обмена данными, поскольку вся необходимая для первичной обработки информация (результаты базовой и полевой калибровки приборов, технические условия проведения измерения, форма представления каротажных данных ) находится в файле результатов измерений. Для передачи каротажных данных в цифровом виде используются стандарты LIS и LAS.

Для проведения работ с регистратором КАРАТ-П должна выполняться определешшя последовательность операций, которая обеспечивает качественные результаты измерений на скважинах. Эта последовательность включает в себя:

1) тестирование регистратора и станционного оборудования (датчиков);

2) тестирование скважинной аппаратуры;

3) проведение калибровок до каротажа;

4) проведение каротажных измерений;

5) проведение калибровок после каротажа;

6) формирование файлов заказчика;

7) первичную обработку полученных данных;

8) выдачу твердых копий результатов измерений и/или результатов обработки.

Все операции поддерживаются программным обеспечением регистрации и первичной обработки данных. Тестирование регистратора и станционного оборудования включает в себя несколько этапов: тестирование системного блока ЭВМ, тестирование карт модема, АЦП, тестирование датчика глубины и магнитных меток, настройку и калибровку 8-каналъного АЦП. Тестирование скважинных приборов выполняется с помощью специальных программ - тестов, проверяющих работоспособность как отдельных приборов, так и связок.

Программы проведения полевых калибровок содержат необходимые подсказки по порядку проведения работ на скважине и выполнению процедур калибровки.

При проведении каротажных измерений рекомендуется придерживаться следующей очередности выполнения операций ( предлагаемых Мешо программы регистрации):

1) выбор ( формирование нового) объекта каротажа ( каталога на жестком диске) для записи каротажных данных;

2) ввод (корректировка) необходимой информации по скважине (заголовок скважины), в частности, параметры геолого-технических условий каротажа;

3) выбор прибора или связки для проведения каротажа;

4) выполнение необходимых калибровочных измерении до каротажа;

5) регистрация каротажных данных с записью результатов измерений на жесткий диск;

6) редактирование каротажных данных ( формирование LIS - файла с корректировкой глубины по магнитным меткам и совмещением точек записи по глубине);

7) получение твердой копии первичных данных каротажа.

Процедура формирования файла заказчика позволяет объединить данные, полученные связками, в один файл, и зарезервирован! в каждом кадре места для записи результатов первичной обработки.

При первичной обработке данных учитываются результаты базовой калибровки приборов, вносятся необходимые поправки за технические условия проведения каротажа. Оператору предоставляется также возможность убедиться в корректности записанных данных путем просмотра их на экране как в цифровом, так и в графическом виде, выполнить, при необходимости, операции устранения единичных сбоев и фильтрации каротажных данных. Включение последних функций тесно связано с требованиями заказчика по представлению данных на твердой копни. В процедуры первичной обработки включены также функции по оценке качества данных каротажа по сопоставлению результатов измерений в опорных пластах, а также результатов калибровки до и после каротажа.

Вывод результатов измерений и обработки данных на твердую копию проводится с помощью заранее заготовленных шаблонов представления данных, что освобождает оператора от рутинной работы по подготовке соответствующей информации. Твердая копня первичных материалов включает в себя следующие разделы:

1) заголовок твердой копии с информацией по скважине и выполненному комплексу;

2) рисунок связки с указанием точек записи каждого параметра;

3) калибровочные данные по приборам, участвующим в измерениях;

4) результаты измерений в основном замере;

5) результаты повторного или контрольного замера .

Комплекс программ LOGTOOLS предназначен для обработки и анализа данных электрического, электромагнитного, радиоактивного и акустического каротажа нефтегазовых скважин с целью получения геофизической информации, необходимой для принятия решений при интерпретации материалов по отдельной скважине. На взгляд автора выбор именно этого комплекса, как одного из элементов компьютеризированной технологии, обусловлен следующими причинами:

1. В этом комплексе (как в никаком другом) особое внимание уделяется качеству исправления измеренных геофизических параметров за влияние условий проведения каротажа. Разработаны оригинальные алгоритмы "одновременного" введения поправок в показания радиоактивного, электрического и электромагнитного каротажа, учитывающие взаимовлияние многих мешающих факторов. Библиотеки поправочных зависимостей содержат все необходимые данные для учета влияния диаметра скважины, размера (толщины) и состава промежуточной среда между прибором и исследуемой породой (корки или каверны), параметров промывочной жидкости - ее типа ( йодный, глинистый, глинисто-известковый раствор, раствор на нефтяной основе, безводные и эмульсионные жидкости и др.), минерализации и плотности, термобарических условий в скважине и т.д. Учитываются также данные поверки и калибровки скважинных приборов, скорость каротажа, разрешающая способность методов и т.д.

2. Библиотеки интерпретационных зависимостей, необходимые для построения' петрофизических моделей РК, АК, ЭК и ЭМК и количественной оценки минерального состава и насыщенности пород, содержат полную информацию для учета компонентного состава твердой и жидко-газообразной фаз породы, структуры пустотного пространства и скелета породы, характера взаимодействия между твердой и жидкой фазами.

3. В основу алгоритмов построения петрофизических моделей положена идея "точного" (адекватного эксперименту) теоретического "воспроизведения" каротажных данных по заданным геолого-техническим условиям измерений, то есть создания имитационной модели, формально представляемой в виде математической связи между показаниями приборов и геологическими (заданными) характеристиками горных пород (их коллекторскими, лнтологическимн, структурными свойствами). В процессе обработки участвуют три основных источника информации об исследуемом объекте: каротажные данные ( результаты измерений в соответствующих геолого-технических условиях); априорные геологические данные, не зависящие от каротажных данных; теоретические данные, полученные с помощью аппарата имитационного моделирования для заданных геолого-технических условии по априорным данным. То есть программа может давать положительные результаты при обычном для выдачи оперативных заключений отставании испытаний и определений на керне.

В четвертой главе обобщен опыт промышленной эксплуатации компьютеризированной технологии ГИС на объектах ОГКМ и других месторождений.

Применение технологии при проведении промыслово-геофизических исследований в скважинах, находящихся в бурении на ОГКМ и других объектах, было начато в середине 1994 г. двумя партиями, сотрудники которых прошли предварительный курс обучения в г. Твери. Адаптация технологии к условиям месторождений Оренбуржья и ввод ее в эксплуатацию был проведен сотрудниками УГИ "Оренбурггеофнзика" и разработчиками практически без прерывания производственного режима работ. Объем исследований за год ( с августа 1994 г. по июль 1995 г.) составил 131 скважину, в том числе в 43 скважинах проведен каротаж приборами ГК-П, АК-П и ИК-П, в 47 скважинах - ИКЗ-1, в 85 скважинах - РК-П, в 76 скважинах - ЭК-1 и в 47 скважинах - МК-УЦ.

Работа проводилась в строгом соответствии с регламентированным в инструкции порядком проведения измерений. Отряды выполняют каротаж и nq^aioT файлы первичных каротажных данных в ipynny приемки материалов. Группа приемки, с помощью программ полевой обработки, проводит первичную обработку (редактирование, ввод поправок за технические условия измерений и т.д.), оценивает качество представления результатов измерений, в том числе с применением техники кроссплотинга , формирует LIS и LAS - файлы и твердые копии каротажных кривых для nq^a4H Заказчику и в ipynny интерпретации. Группа интерпретации, используя про1раммный комплекс LOGTOOLS, оценивает качество каротажных данных и проводит их обработку с целью получения оперативного заключения. Заказчику передаются данные на магнитном носителе, твердые копии первичных данных и результатов обработки и заключение.

В обязательный комплекс ГИС, выполняющийся во всех бурящихся скважинах в интервалах детальных исследований, вошли методы: БКЗ, БК, ИКЗ, 2ННКнг, 2ГГКП, АК-П (с регистрацией полной волновой картины), микрометоды, профилеметрия.

Четвертая глава содержит примеры скважинных исследований, иллюстрирующие не только качество каротажных данных, но и методики обработки и интерпретации, реализованные в форме пакетного режима (графа) для быстрого их воспроизведения при обработке данных по другим аналогичным объектам. Исследования в скважине 1-РЭ проводились в условиях тендера (с участием фирмы Шшомберже), в которые входили проведение каротажа, пчэвичная обработка результатов измерений с целью получения неискаженных влиянием скважины геофизических параметров и определение емкостных и коллектор-

ских свойств вскрытых скважиной нижнепермских отложений. Условия тендера предусматривали также оценку времени выполнения работ обеими фирмами. Время, потраченное на каротаж и полевую обработку по приборам - аналогам, собранным в сборки, практически одинаково. Качество материалов хорошее. Базовая обработка программой ЬСЮТООЬЗ проведена за 6 часов после каротажа.

В пятой главе проведен экономический анализ эффективности внедрения компьютеризированной технологии на Оренбуржг *..

Применение современных программно-технологических средств и реализация новой технологии также стала возможной и благодаря своевременно проведенной реорганизации структуры предприятий, совершенствованию организации труда в партиях, участках, созданию комплексных коллективов ученых и производственников для быстрого освоения и сопровождения компьютеризированной технологии.

В частности, экспедиции, выполняющие"ГИС, были преобразованы в специализированные участки, руководство и обслуживание (бухгалтерия, отдел кадров и т.п.) были централизованы в едином АУП. Это позволило сократить до 50 % численность неосновного состава и получить от этого значителъньш годовой экономический эффект.

Внутри участков за счет обучения и повышения квалификации была обеспечена возможность совмещения одним специалистом нескольких профессий и двухсменной работы оптимально укомплектованной геофизической партии. Была резко увеличена производительность труда, одновременно возросла реальная заработная плата.

Комплексные коллективы ученых и производственников формировались с учетом имеющихся возможностей и достижений ведущих научно-исследовательских и опытно-конструкторских организаций страны и применительно к отдельным элементам компьютеризированной технологии (ВНИГИК, ВНИИГИС, ГАНГ и др.). .

Применение компьютеризированной технологии позволило резко поднять качество результатов измерении, а также обеспечило получение значительного экономического эффекта за счет сокращения спуско-подьемных операций, времени измерений в интервале исследований за счет комплексирования методов в сборках, снижения расхода кабеля, горюче-смазочных материалов на единицу объема работ. При этом срок окупаемости капитальных вложений составил около одного года.

Таким образом, внедрение компьютеризированной технологии явилось экономически выгодным мероприятием, принципиально повлиявшим на все стороны деятельности предприятия ГИС.

В результате выполненных автором исследований адаптирована к

условиям Оренбуржья и внедрена полная компьютеризированная

технология исследования нефтегазовых скважин, позволившая:

• сократить количество спуско-подъемных операций при выполнении комплекса ГИС, получить значительный выигрыш н- износе геофизического кабеля и в целом во времени проведения ГИС;

• повысить качество получаемых материалов за счет цифровой регистрации и управления режимами iriMqieiutâ, комплскснрованнн модулей и исключения раскоррелированности каротажных кривых по глубине;

• ускорить обработку и уменьшить почетности интерпретации за счет исключения операций увязки каротажных кривых и применения npoipaMM, специально ориентированных на получение достоверной информации в условиях недостаточности априорных данных;

• выдержать конкуренцию с западными аналогами.

Выполненные исследования позволили установить следующее:

1. Полными компьютеризированными технологиями проведения ГИС в открытом стволе в настоящее время владеют 5 зарубежных компаний: Schlumberger (технология MAXIS), Western Atlas (ECLIPS), CGG (2000 Series Logging System), Hallibarton и Compu-talog (PHASE™ + CS400). Другие зарубежные компании реализуют эти технологии частично. Созданная с участием автора технология по многим позициям ликвидирует отставание российской геофизики,-но по некоторым элементам отставание сохраняется ( пет ряда приборов - миогозондовых сканирующих по окружности скважины или по глубине исследования приборов БК, ИК, ДК, АК, ЯМК, микросканеров ЭК и АК, наклономеров; относительно большое количество комплексных сборок; не отработана вертикальная сборка приборов на устье скважины; пет аппаратио-про1раммных средств контроля спуско-подьемных операций с определением натяжения, скорости и ускорения движения кабеля, ;uiai носгикой приборов в процессе каротажа и оценкой к а чести а первичных данных и их обработкой в реальном времени).

2. На основе анализа парка отечественных каротажных приборов автором выбран ряд приборов разработки АООТ НПП "ГЕРС", которые скомпонованы в 4 сборки, оптимально решающие поисково-разведочные задачи Оренбуржья. При необходимости комплекс дополняется специальными ГИС ( ИНК, СГК, повторные измерения). Показаны геофизические преимущества работы сборками приборов (единая скорость, фиксированные точки

записи, эквивалентное влияние скважинных условий), что выражается в снижении погрешности интерпретации.

3. С участием автора выполнены экспертные оценки всех используемых на практике отечественных систем цифровой регистрации дашплх ГИС, причем реализованная система на основе КАРАТ-П получила наиболее высокий рейтинг. Автором предложен набор из 8 комплексных показателей для цифровой регистрации каротажных данных, включающий стандартную телеметрию и АЦП, стандартный трехжильный кабель, возможность подключения произвольного (аналогового) прибора. Все они реализованы в рамках предложенной технологии.

4. Автором уточнен и дополнен набор комплексных требований к системе метрологического контроля технологии. Применительно к условиям Оренбуржья система метрологического контроля состоит из следующих элементов: модельного полигона, имеющего необходимый набор моделей, полевых калибровочных устройств и эталонов, набора мероприятий по проведению плановых измерений, калибровок до и после каротажа, тестирования всех главных аппаратных и программных узлов, детальной оценки качества материалов ГИС. Автором обоснованы и реализованы управленческие решения, направленные на неукоснительное исполнение этих мероприятий метрологической службой.

5. Основу программного обеспечения созданной технологии составил комплекс программ LOGTOOLS, содержащий блоки сопровождения записи, обработки на устье и обработки на базе с выдачей материалов Заказчику в форматах, совместимых с международными стандартами API. Выполненная с участием автора адаптация программ к условиям Оренбуржья состояла в реализации типового графа производственных измерений и обработки данных комплекса ГИС и создании схем индивидуальной интерпретации, решающих специфические поисково-разведочные задачи. •

6. Выполненный автором экономический анализ показал, что только за счет снижения времени проведения ГИС на скважине экономия составила 200 миллионов рублей. Выявлены другие источники

- экономии: парк приборов, материалы, оптимизация организационной структуры и т.д. Дополнительными источниками являются также притоки из части успешно опробованных интервалов. Не поддается прямой экономической оценке, однако является весьма важным тот факт, что получаемые на Оренбуржье материалы вполне сопоставимы с материалами ведущих геофизических фирм мира.

Материалы работы, по мнению автора, могут быть моделью для

аналогичных работ в других геофизических организациях.

Основное содержание диссертации изложено в следующих опубликованных работах:

1. Российская компьютеризированная технология каротажа нефтяных и газовых скважин/ Сб. научных статей "Компью-тсризироваиные технологии исследования нефтяных, и газовых скважин", АООТ НПП "ГЕРС", г. Тверь, 1995 (совместно с Р.Т. Хаматдиновым, В.А.Велижашшым, А.А.Веселковым, Ф.Х.Еникее-вой, Б.К. Журавлевым, Е.М.Митюшиным, В.А.Панткшшым,

A.Ю.Юматовым).

2. Анализ эффективности и выбор стратегии развития систем цифровой регистрации промыслово-геофизпческого предприятия/ Сб. научных статей "Компьютеризированные технологии исследования нефтяных и газовых скважин", АООТ НПП "ГЕРС", г. Тверь, 1995 (совместно с Е.М. Митюшиным).

3. Производственный опыт внедрения компьютеризированной технологии ГИС на нефтегазовых месторождениях Оренбуржья/ Сб. научных статей "Компьютеризированные технологии исследования нефтяных и газовых скважин", АООТ НПП "ГЕРС", г. Tвq)ь, 1995 (совместно с Ф.Х.Еннкеевой, Б.К. Журавлевым,

B.А.Пантюхиным, А.Ю.Юматовым).

4. Совершенствование организации работ и экономическая эффективность внедрения компьютеризированной технологии ГИС на Оренбургском ГКМ/ Сб. научных статен "Компыо-теризировашше технологии исследования нефтяных и газовых скважин", АООТ НПП "ГЕРС", г. Тверь, 1995.

Соискатель Деркач А.С.