Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Развитие методики интерпретации данных высокочастотных электромагнитных зондирований в скважинах с горизонтальным завершением

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

Автореферат диссертации по теме "Развитие методики интерпретации данных высокочастотных электромагнитных зондирований в скважинах с горизонтальным завершением"

(

г г -о

На правах рукописи

СУХОРУКОВА Карина Владимировна

РАЗВИТИЕ МЕТОДИКИ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ДАННЫХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ

ЗОНДИРОВАНИЙ В СКВАЖИНАХ С ГОРИЗОНТАЛЬНЫМ ЗАВЕРШЕНИЕМ

04.00.12 - геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

НОВОСИБИРСК - 1998

Работа выполнена в Институте геофизики Сибирского отделения Российской академии наук

Научный руководитель: доктор технических наук М.И. Эпов

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Даев Д.С. кандидат технических наук Жмаев С. С.

Ведущая организация: Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья (СНИИГГиМС) Министерства природных ресурсов РФ, г. Новосибирск

Защита состоится ^ 3 1998 г. в час. на заседа-

нии диссертационного совета Д 002.50.06 при Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии СО РАН, в конференц-зале.

Адрес: 630090, Новосибирск-90, пр-т Ак. Коптюга, 3 Факс: (3832) 33-27-92

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИГГМ СО РАН

Автореферат разослан /С^С^У^Р_ 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

Ю.А. Дашевский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Сложность строения нефтегазовых коллекторов порождает большое количество задач, которые могут быть решены с использованием данных высокочастотного электромагнитного каротажа. Модификация последнего - высокочастотное индукционное каротажное изопараметрическое зондирование (ВИКИЗ) - за прошедшее пятилетие широко внедрена и эффективно используется во многих производственных организациях Западной Сибири. В настоящее время достаточно полно разработаны методы интерпретации в рамках слоисто-однородных осесимметричных геоэлектрических моделей, существуют удачные алгоритмические решения прямых задач, на основе которых построены быстрые системы численной инверсии. В связи с возрастающими объемами бурения скважин с горизонтальным завершением, данные ВИКИЗ в наклонных интервалах требуют дополнительного теоретического анализа и новой методической проработки.

Эффективность высокочастотного электромагнитного каротажа при исследовании наклонных интервалов приобретает большое значение в связи с развиваемым в последнее время направлением геонавигации при бурении скважин с горизонтальным завершением, в том числе и в связи с разработкой аппаратуры ВИКИЗ для каротажа во время бурения.

Объектом диссертационного исследования является геоэлектрическое строение (удельные электрические сопротивления геологических пластов и положение их границ) терригенных разрезов Среднего Приобья, содержащих нефте- и газонасыщенные коллекторы, по данным высокочастотных электромагнитных зондирований в скважинах с горизонтальным завершением.

Цель исследований - повысить достоверность определения параметров геоэлектрического разреза путем выбора класса геоэлектрических моделей на основе анализа показаний высокочастотного электромагнитного каротажа в скважинах наклонно-направленного бурения.

Для достижения этой цели решалась следующая научная задача: выбрать геоэлектрическую модель, адекватную типичному терригенному разрезу Среднего Приобья, и разработать методику интерпретации диаграмм ВИКИЗ в сложных условиях

(тонкослоистые коллекторы, негоризонтальность напластований, секущие коллектор зоны повышенного сопротивления, некруговое сечение скважины, эксцентриситет зонда).

Фактический материал и методы исследования. Теоретической основой решения поставленной задачи являются прямые задачи для магнитных компонент электромагнитного поля в слоисто-однородных проводящих изотропных и анизотропных средах (с плоскопараллельными или коаксиально-цилиндрическими границами), на основе решения системы уравнений Максвелла в квазистационарном приближении. Теоретическим материалом являются синтетические сигналы ВИКИЗ и функции чувствительности к геоэлектрическим параметрам, рассчитанные по перечисленным ниже верифицированным программам решения прямых задач. Выводы автора основаны на анализе диаграмм профилирования и функций чувствительности для не менее 100 разных сочетаний значений модельных параметров. Экспериментальный материал представлен диаграммами, которые были зарегистрированы опытными операторами треста "Сургутнефтегеофизика" разными приборами ВИКИЗ в эксплуатационных скважинах с горизонтальным завершением. Ошибки измерения оцениваются производителями аппаратуры не более 35 %. Автором проанализировано более 30 практических диаграмм (средняя длина наклонно-горизонтального интервала в каждой из них составляет 1.5 км, а число пересекаемых геоэлектрических границ - около 20). Практические и расчетные данные получены при наклонном пересечении зондами напластований, характерном для входа скважины в нефтегазовый коллектор и для так называемого "горизонтального" участка, на котором наклон изменяется в пределах 3° относительно горизонта.

При исследовании применялись созданные в лаборатории электромагнитных полей ИГФ СО РАН программы решения прямых задач: для наклонного магнитного диполя в двух- и трехслойной среде с изотропными проводящими пластами (Эпов М.И., Никитенко М.Н.); для магнитного диполя в соосной ему скважине слабоэллиптического сечения в однородном пласте (Черяука А.Б.); для магнитного диполя, смещенного с оси скважины (Кривопуцкий B.C.); для наклонного магнитного диполя в двух- и трехслойной электрически анизотропной среде (Эпов

M.И., Никитенко M.H.); для наклонного магнитного диполя в многослойной горизонтально-слоистой среде (Могилатов B.C.), для магнитного диполя в трехмерной модели (Мартаков C.B., Эиов М.И.). Определение геоэлектрических параметров по кривым зондирования производилось с помощью компьютерной системы интерпретации в цилиндрически-слоистых средах МФС ЭРА-ВИКИЗ (Эпов М.И., Ельцов И.Н., Соболев А.Ю.).

Работа основана на сравнительном анализе данных математического моделирования в разных геоэлектрических моделях и при разных значениях параметров и проверке полученных выводов и разработанных методик на экспериментальных данных ВИКИЗ, полученных в скважинах Федоровского месторождения Сургутского района. Степень достоверности результатов проведенных исследований определяется высоким качеством программного обеспечения и точностью практических измерений, гарантируемой производителем аппаратуры ВИКИЗ (фирма "Луч", Новосибирск).

Защищаемые положения и научные результаты

В типичных терригенных разрезах Среднего Приобья в наклонно-направленных скважинах данные ВИКИЗ:

- с достаточной для практики точностью интерпретируются в рамках горизонтально-слоистой модели;

- отличаются от данных в вертикальных скважинах дополнительными экстремумами в области геоэлектрических границ, которые обусловлены взаимовлиянием полей вихревых токов и зарядов на границах;

- слабо искажаются в неизометричных по сечению скважинах и при смещении зонда с оси и могут быть использованы в интерпретации после введения соответствующих поправок;

- сильно зависят от интерпретационных параметров, что определяет высокую достоверность оценки их значений;

- содержат информацию об углах между скважиной и геоэлектрическими границами, достаточную для определения с практической точностью углов встречи скважины со слабонаклонными напластованиями и субвертикальными зонами повышенного сопротивления.

При наклонном пересечении типичных тонкослоистых терригенных коллекторов данные ВИКИЗ:

- обеспечивают определение удельных электрических сопротивлений и мощностей прослоев на основе соответствия показаний коротких зондов тонкослоистой, а длинных - макроанизо-тропной моделям, и уравнений связи параметров, характеризующих эквивалентные анизотропную и тонкослоистую среды;

-при больших расстояниях между генераторной и приемными катушками соответствуют сигналам в анизотропном пласте; при автоматической интерпретации диаграммы длинного зонда с практической точностью оцениваются параметры макроанизотропии;

- при малых расстояниях - соответствуют сигналам в тонкослоистой среде; с помощью спектрального анализа высокочастотных составляющих диаграмм коротких зондов оценивается период переслаивания прослоев.

Новизна работы и личный вклад

1. С использованием данных математического моделирования обоснован выбор горизонтально-слоистой геоэлектрической модели типичного терригенного разреза Среднего Приобья при исследованиях методом ВИКИЗ в наклонных интервалах скважин с горизонтальным завершением.

При типичных значениях удельных электрических сопротивлений пород и бурового раствора в рамках этой модели могут интерпретироваться диаграммы всех зондов, а в проницаемых коллекторах - только длинных. При пересечении горизонтальных напластований (в отличие от вертикальных скважин) на синтетических диаграммах кажущегося сопротивления возникают дополнительные экстремумы в области геоэлектрических границ. Их амплитуда возрастает с увеличением электрического контраста границ и с приближением траектории скважины к горизонтальной. При интерпретации по этим экстремумам могут быть выделены ложные прослои повышенного и пониженного сопротивлений с близкими к реальным значениями мощностей. Трехмерным математическим моделированием (наклонное пересечение пласта скважиной с типичными радиусом и сопротивлением бурового раствора) показано, что влияние скважины приводит к сглаживанию экстремумов на диаграммах короткого зонда, но практически не изменяет показаний длинных зондов, для которых влиянием прискважинной зоны можно пренебречь.

Сделана оценка вертикального разрешения наклонного зонда для типичных значений сопротивлений и показано, что при мощности пласта, в полтора раза превышающей длину зонда, трехслойная модель может рассматриваться как сочетание двух двухслойных, независимо влияющих на сигнал.

По численным оценкам влияния на сигнал неизометричности сечения скважины, обусловленной возникновением при наклонном бурении желобообразного углубления на нижней стенке, установлено, что показания зондов в пределах практической точности совпадают в скважинах слабоэллиптического (отношение полуосей не более 1.15) и кругового сечений одинаковой площади. В типичных условиях влияние максимально возможного смещения с оси скважины на показания короткого (длина 0.5 м) зонда не превышает 5 %, а для трех длинных зондов - менее 1 %.

Сделан расчет и выполнен анализ чувствительности измеряемых характеристик для наклонного магнитного диполя к параметрам моделей с одной и двумя плоскими границами среде (без учета скважины). Показано, что существует сильная зависимость показаний от интерпретационных параметров, что определяет высокую достоверность оценки их значений по диаграммам ВИКИЗ. Точность оценки повышается при использовании в инверсии показаний зондов разной длины. Разработаны практические рекомендации по выбору интервалов скважины, на которых измеряемые характеристики магнитного поля содержат наибольшую информацию о параметрах модели.

2. Разработана оригинальная методика определения параметров прослоев и оценке эффективной мощности тонкослоистого коллектора по данным ВИКИЗ на наклонных интервалах, основанная на соответствии сигналов коротких зондов тонкослоистой, а длинных - макроанизотропной моделям.

По численным оценкам для типичных тонкослоистых коллекторов доказано, что для длинного зонда соблюдаются принципы эквивалентности измеряемых характеристик магнитных полей в тонкослоистой и анизотропной моделях, а для коротких зондов коллектор является тонкослоистой средой. Период переслаивания прослоев разного сопротивления оценивается с помощью спектрального анализа высокочастотных составляющих диаграмм

коротких зондов. Предложено определять сопротивления в горизонтальной плоскости и в вертикальном направлении эквивалентного тонкослоистому анизотропного пласта в процессе интерпретации практической диаграммы длинного зонда и пересчитывать в относительные сопротивления и мощности прослоев по формулам, связывающим группы параметров, характеризующие эквивалентные анизотропную и тонкослоистую среды. Для типичного песчано-глинистого переслаивания и оцененного по пространственным спектрам периода чередования определяются мощности и сопротивления пропластков и производится оценка мощности нефтенасыщенной части тонкослоистого коллектора.

3. Разработана и обоснована методика определения по данным ВИКИЗ в наклонных интервалах угла встречи скважины с геоэлектрическими границами.

На данных математического моделирования доказано, что небольшое отклонение значения угла встречи субгоризонтальной скважины с границей сильно влияет на регистрируемые характеристики. Рассчитаны и проанализированы функции чувствительности сигналов к зенитному углу встречи в модели с одной и двумя плоскими границами. Установлено, что в типичных геоэлектрических ситуациях угол встречи определяется по данным ВИКИЗ, а точность его оценки зависит от местоположения и наклона зондов и возрастает с контрастностью границы. По фрагментам практических диаграмм оценены углы встречи субгоризонтальной скважины с наклонными напластованиями и с субвертикальной зоной повышенного сопротивления, определена погрешность их оценки.

Теоретическое и практическое применение полученных результатов и выводов заключается в обосновании выбора наиболее простых геоэлектрических моделей, сигнал в которых удовлетворительно (в пределах погрешности измерения) совпадает с практическими диаграммами ВИКИЗ, и в то же время адекватных сложности типичного терригенного разреза Среднего Приобья. Показано, что в большинстве случаев для интерпретации сигналов достаточно горизонтально-слоистой модели без учета скважины и зоны проникновения, а влияние неизометрич-ности сечения скважины и смещения зонда с ее оси может быть учтено введением поправок в показания коротких зондов. Это

позволяет при практической компьютерной интерпретации использовать относительно простое и быстрое программное обеспечение: время расчета сигнала зонда в одной точке в трехмерной модели (пересечение пласта наклонной скважиной) конечно-разностным методом занимает от 1.5 до 2 часов на персональных компьютерах типа Реп1шт-200, а в горизонтально-слоистой модели - доли секунды.

Практически важной является методика определения параметров прослоев тонкослоистого коллектора, позволяющая оценить его эффективную мощность и характер флюидонасыщения.

Возможность определения угла между скважиной и границами будет являться основой для проведения геонавигации при бурении скважин с горизонтальным завершением при эксплуатации разрабатываемой сейчас аппаратурной модификации ВИКИЗ для каротажа во время бурения.

Полученные результаты используются и послужили основой итоговых отчетов по хозяйственным договорам с объединением "Сургутнефтегаз" (№45(2)-95 от 27.09.1995 "Разработка базовой версии системы компьютерной интерпретации данных ВИКИЗ, полученных в скважинах горизонтального бурения" и №2-97 от

27.11.1996 "Разработка и создание программной системы визуализации, обработки и интерпретации каротажных диаграмм ВИКИЗ в скважинах наклонно-горизонтального бурения"), с объединением "Нижневартовскнефтегеофизика" (№ 165 от

22.07.1997 "Разработка программно-математического обеспечения для интерпретации данных ВИКИЗ", совместно с фирмой "Луч"), с Министерством топлива и энергетики РФ (этап "Разработка и опробование программно-методического обеспечения интерпретации данных ВИКИЗ" договора № 49-98 "Разработка и внедрение современных технологий электромагнитных исследований в нефтегазовых скважинах", в рамках межотраслевой научно-технической программы Минтопэнерго России на 1998 год "Научное обоснование направлений геологоразведочных работ на нефть и газ, создание на базе компьютерных технологий новых геолого-геофизических методов разведки и контроля за разработкой месторождений").

Разработаны, переданы в трест "Сургутнефтегеофизика" и объединение "Нижневартовскнефтегеофизика" и используются

при проведении практической интерпретации диаграмм в наклонно-горизонтальных интервалах эксплуатационных скважин: методические рекомендации по оценке вертикального разрешения горизонтальной границы наклонными зондами, по выбору наиболее информативных интервалов диаграмм, методики определения параметров прослоев тонкослоистого коллектора и угла встречи скважины с границами напластований и зон повышенного сопротивления. Созданные алгоритмы и программные модули (расчета чувствительности показаний к значению зенитного угла, оценки погрешности определения угла, внесения в сигналы коротких зондов поправок влияния эксцентриситета, оценки относительной суммарной мощности прослоев тонкослоистого коллектора) включены в систему компьютерной интерпретации данных ВИКИЗ в скважинах с горизонтальным завершением, разрабатываемую по договору с Минтопэнерго РФ.

Апробация работы и публикации. Основные результаты известны научной общественности: были сделаны доклады на 13Л Workshop on 'ЕМ Induction in the Earth' (Onuma, Japan, 1996); на семинаре-совещании "Пути повышения эффективности геологической интерпретации геофизических исследований скважин при разведке, эксплуатации и подсчете запасов месторождений нефти и газа Западной Сибири"(Минтопэнерго РФ — Министерство природных ресурсов—РАО "Газпром" —ЕАГО, Тюмень, 1997); на международной геофизической конференции и выставке Москва—97 (SEG, EAGE, ЕАГО); на международной конференции и выставке по геофизическим исследованиям скважин Москва—98 (SPWLA, ЕАГО); на научно-практической конференции "Состояние и пути развития высокочастотного электромагнитного каротажа" (Новосибирск, 1998). По теме диссертации опубликовано 7 работ.

Работа выполнена в Институте геофизики СО РАН. Исследования проводились в соответствии с планом НИР по приоритетному направлению "4.1.5. Проблемы нефти и газа" в рамках темы "Взаимодействие с горными породами и распространение электромагнитного поля в геологической среде" (№ гос. регистрации 01980003021).

Автор благодарен М.И. Эпову за профессиональное научное руководство и сотруднику фирмы "Backer Atlas" (США) Л.А.

Табаровскому за то, что его лекции по электродинамике во многом определили область научных интересов автора.

При обсуждении и решении разных вопросов большую помощь оказали Е.Ю. Антонов, Ю.Н. Антонов, И.Н. Ельцов, А.К. Манштейн, C.B. Мартаков, B.C. Могилатов, Г.М. Морозова, М.Н. Никитенко, А.Б. Черяука, В.Н. Ульянов и АЛО. Соболев.

Автор признателен тресту "Сургутнефтегеофизика" за предоставленный практический материал.

Объем и структура работы. Диссертация содержит 160 страниц, 27 рисунков и 7 таблиц. Библиография содержит 96 наименований.

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Высокочастотные электромагнитные сигналы в наклонных скважинах (по результатам математического моделирования)

Гармоническим электромагнитным полям в неоднородных проводящих средах посвящены работы многих исследователей. Теоретические основы различных модификаций электромагнитного каротажа и методические вопросы интерпретации раскрываются, например, в работах Антонова Ю.Н., Вержбицкого В.В., Даева Д.С., Дахнова В.Н., Дмитриева В.И., Кауфмана A.A., Кнеллера Л.Е., Пантюхина В.А., Пасечника М.П., Плюс-нина М.И., Потапова А.П., Табаровского Л.А., Чаадаева Е.В., Четаева Д.Н., Эпова М.И., Anderson В., Chang S.K., Gianzero S., Doll H.G., Graciet S., Hagiwara T., Kuth Ch., Shen L.C., a также во многих других.

Аппаратурно-методические аспекты ВИКИЗ достаточно подробно описали в своих работах Антонов Ю.Н., Жмаев С.С.. Физико-математические постановки, решения прямых задач, а также алгоритмы интерпретации (в вертикальных скважинах) приведены в работах Ельцова И.Н., Мартакова C.B., Никитенко М.Н., Табаровского Л.А., Черяуки А.Б., Эпова М.И..

Несмотря на большой интерес исследователей к индукционному каротажу, поведение электромагнитных сигналов в горизонтальных скважинах пока недостаточно полно освещено в научной литературе. Поскольку ВИКИЗ относительно недолго

применяется при изучении наклонных скважин, для повышения эффективности исследований необходим подробный теоретический анализ сигналов в типичных геоэлектрических ситуациях.

Основные породы типичного терригенного разреза Сургутского региона хорошо различаются по удельным электрическим сопротивлениям: сопротивление глин менее 4, водонасыщенных песчаников от 4 до б, нефтенасыщенных - от 7 до 15, газонасыщенных - более 30 Омм. Типичное сопротивление бурового раствора 1-3 Ом-м. Характерные мощности пластов от 2 до 8 м. Базовыми для расчетов выбраны модели с одной и двумя плоскими границами (рис.1), разделяющими изотропные проводящие слои. Прибор ВИКИЗ состоит из пяти зондов разной длины и работающих на разных частотах (0.5 м, 14 МГц; 0.7 м, 7 МГц; 1.0 м, 3.5 МГц; 1.4 м, 1.725 МГц; 2.0 м, 0.875 МГц). Измерительная база зонда (расстояние между приемными катушками) равна 0.2 длины, точкой записи считается дальняя приемная катушка. Зонды сконструированы таким образом, что влияние скважины и зоны проникновения не превышает ошибок измерения.

При наклонном пересечении напластований зондами ВИКИЗ на геоэлектрических границах возникают системы поверхностных зарядов. В отличие от вертикального пересечения, регистрируемое поле складывается из полей вихревых токов и поверхностных зарядов. В зависимости от контрастности геоэлектрической границы и местоположения генераторного и приемного элементов, происходит сложение полей зарядов и вихревых токов

или их частичная компенсация.

Приведем основные результаты анализа сигналов.

Влияние поля зарядов отражается на расчетных диаграммах кажущихся сопротивлений в виде дополнительных экстремумов в области границ, которые могут быть приняты за прослои повышенного и пониженного сопротивления, сравнимые по мощности с изучаемым пластом. Экстремумы всегда более явно выражены в

Рис. 1. Модель с двумя плоскими границами. Г - генераторная, И}, И2 - измерительные катушки, ф - зенитный угол встречи зонда с границами, 5 -расстояние по скважине.

менее проводящих областях среды независимо от порядка их прохождения. Амплитуда экстремумов увеличивается с возрастанием зенитного угла и контрастности геоэлектрической границы. Монотонное изменение диаграмм, аналогичное вертикальным скважинам, наблюдается только в малоконтрастных средах.

На данных трехмерного моделирования (с учетом скважины) показано, что экстремумы на границах сглаживаются на диаграммах только коротких зондов (рис.2), а на диаграммах длинных зондов остаются практически неизменными. Таким образом, влиянием прискважинной зоны можно пренебречь.

Рассчитано вертикальное разрешение в наклонных интервалах, которое оценивалось как расстояние по нормали от точки записи до границы, на котором изменение кажущегося сопротивления составляет 5 %. Вертикальное разрешение зондов пропорционально их длинам. Разрешение нижнего полупространства в двухслойной модели снижается: в одном и том же диапазоне Рг/Р1 с увеличением значения р\, с возрастанием зенитного угла, с усилением контрастности модели. Подстилающая среда начинает влиять на сигнал длинного зонда при рг/р1<0.8 - на расстоянии от 0.1 м в вертикальной скважине до 0.7 м в горизонтальной, при 1.1<р2/р1 - от 0.1 м в вертикальной до 1.5 м в горизонтальной. При достаточной мощности пласта (отношение длины зонда к мощности пласта не превышает 0.7) взаимовлияние границ пренебрежимо мало. Рассчитана чувствительность сигналов ВИКИЗ к модельным параметрам. Установлено, что показания сильно зависят от удельных электрических сопротивлений, но становятся слабо чувствительными к параметрам пласта при уменьшении его мощности и контрастности. Чувствитель-

ю

-8 -4 0 4 8 12

Б, М

Рис. 2. Диаграммы в модели без скважины (1,2) и со скважиной (3, 4) короткого (1,3) и длинного (2, 4) зондов. Мощность пласта 0.8 м, пересечение кровли при 5=0 м, р,=р3=3.5, р2=9 Омм, ф=80°. Радиус скважины 0.1 м, сопротивление бурового раствора 2 Ом-м.

ность к положению границ, к зенитному углу и к сопротивлению относительно плохо проводящего прослоя достаточно высока и возрастает с повышением контрастности модели и с увеличением угла ср от 0 до 80°, но почти не изменяется в диапазоне 80-89°. В малоконтрастных средах происходит понижение точности оценки расстояния от точки записи до границы и зенитного угла.

Рассчитаны и проанализированы сигналы ВИКИЗ в скважине, расположенной в мощном пласте. Сигнал в скважинах эл-липсообразного сечения (различие полуосей менее 15 %, сопротивление бурового раствора 2 Ом-м,) с хорошей относительной точностью можно аппроксимировать сигналом в круговой скважине с определенным образом выбранным радиусом (исходя из равенства площади сечений). Влияние смещения зонда с оси возрастает с увеличением контрастности модели и с уменьшением длины зонда. При сопротивлении бурового раствора 0.2 Ом-м показания коротких зондов в сильноконтрастных моделях (сопротивление пласта превышает сопротивление раствора в 20 раз) искажаются на 10-35 %, длинных зондов - не более чем на 5 %. При сопротивлении раствора 2 Ом-м отклонения показаний самого короткого зонда не превышают 5 %, а трех длинных зондов - 1 %.

Итак, в результате анализа данных математического моделирования обоснована геоэлектрическая модель типичного терри-генного разреза Среднего Приобья при исследованиях методом ВИКИЗ наклонных интервалов скважин с горизонтальным завершением - горизонтально-слоистая модель без учета влияния скважины и зоны проникновения. При типичных значениях удельных электрических сопротивлений пород и бурового раствора в рамках этой модели могут интерпретироваться диаграммы всех зондов, а в проницаемых коллекторах - только длинных зондов.

Глава 2. Оценка макроанизотропии терригенных коллекторов по данным ВИКИЗ

Анализ отражения анизотропных свойств горных пород в показаниях индукционного каротажа является темой большого количества отечественных и зарубежных публикаций (В.В. Вер-жбицкий, О.Б. Кузьмичев, В.А. Пантюхин, Л.А. Табаровский,

E.B. Чаадаев, М.И. Эпов, M.S. Bittar, P.F. Rodney, S. Graciet, L.C. Shen, T. Hagiwara, D.R. Heysse, J.D. Klein, J.H. Moran, S. Gianzero, A.G. Nekut и др). В этих исследованиях изложены петрофизические данные, теоретические вопросы расчета сигналов, алгоритмы исключения влияния анизотропии вмещающих пород, результаты физического моделирования, способы определения горизонтального и вертикального сопротивлений.

Измерения на наклонных интервалах зондами разной длины и на разных частотах, составляющими прибор ВИКИЗ, открывают новые возможности в исследовании тонкослоистой структуры коллекторов и для оценки их эффективности.

Физической основой предлагаемой методики оценки параметров прослоев является эквивалентность электромагнитных полей в тонкослоистой и макроанизотропной средах (Рытов, 1955). Основные критерии эквивалентности формулируются следующим образом:

S/h>5, L/h>15, 5 =

2л V f

Здесь 5 - толщина скин-слоя в соответствующем пропластке мощности h, L - длина зонда, f - частота (МГц).

Основные результаты второй главы.

Обосновано применение критериев эквивалентности измеряемых характеристик электромагнитных полей в тонкослоистой и макроанизотропной средах для типичных тонкослоистых коллекторов, коэффициент анизотропии которых изменяется в диапазоне 1.05-1.25. Критерии выполняются для длинного зонда и не выполняются - для короткого. На данных математического моделирования (рис.3) показана эквивалентность сигнала длинного зонда в тонкослоистом и анизотропном пластах и различие, превышающее ошибку измерений, - для короткого зонда.

Рассмотрена связь горизонтального и вертикального сопротивлений анизотропной среды (pt и рп) с сопротивлениями и мощностями (pi, р2, hi, Ьг) прослоев, слагающих тонкослоистую среду:

h2/ht=(pn-PlXpt-Pt) ( p2/p_Pn-P, PL PivPn-Pt) Pt-PlPl

Проанализирована чувствительность показаний длинного зонда к горизонтальному и вертикальному сопротивлениям. Рассчитанные значения чувствительности к сопротивлениям относительно плохо проводящего пласта достаточно высоки, чтобы определять параметры макроанизотропии небольшой мощности.

На данных математического моделирования сигнала короткого зонда показано, что по пространственному спектру диаграмм

Рис. 3. Расчетные диаграммы короткого (1,2) и длинного (3, 4) зондов при коллекторов пересечении эквивалентных тонкослоистого (1,3) и анизотропного (2, 4) пластов. Сопротивление вмещающих пород 4 Ом-м, мощность пласта 1.35 м, Ф=70°; параметры прослоев: Р)=9 Ом-м, ¿1=0.05 м, Р2=4 Ом-м, 112=0.1 м; анизотропного пласта: рь=4.91 Ом-м, рп=5.67 Ом-м. Пересечение кровли при г=0 м.

коротких зондов можно

оценить период чередования прослоев разного сопротивления.

На основе полученных выводов предложена методика определения геоэлектрических параметров тонкослоистых коллекторов, вскрытых наклонными скважинами:

- по каротажным диаграммам коротких зондов выделяются интервалы "высокочастотных" изменений небольшой амплитуды;

- по измерениям видимой мощности тонких прослоев (по спектральным амплитудам высокочастотных составляющих диаграмм коротких зондов) и данным инклинометрии оцениваются их мощности;

- выполняется автоматическая инверсия каротажной диаграммы длинного зонда с оценкой горизонтального и вертикального сопротивлений макроанизотропного пласта;

- сопротивления макроанизотропного пласта пересчитываются в параметры тонкослоистой пачки.

Приведены результаты применения методики для оценки эффективности тонкослоистого песчано-глинистого коллектора по практическим диаграммам (рис.4). По хорошо выраженному максимуму спектральных амплитуд диаграмм коротких зондов

Б, М

X, м"1

Рис. 4. Фрагмент практической диаграммы с пересечением тонкослоистого коллектора (вверху, интервал 2240-2260 м, длины зондов - шифр кривых). Точками нанесена расчетная диаграмма в подобранной при инверсии показаний длинного зонда модели анизотропного пласта. Внизу - спектральные амплитуды высокочастотных составляющих диаграмм коротких зондов на интервале 2240-2260 м._

определена мощность двух ближних пропластков разного сопротивления, равная 0.29 м. В процессе инверсии диаграммы длинного зонда определены сопротивления в вертикальном направлении (4.6 Ом-м) и в горизонтальной плоскости (3.9 Ом-м). По формулам связи параметров тонкослоистой и макроанизотропной сред определена величина удельного электрического сопротивления около 9 Ом-м и эффективная относительная мощность песчанистых прослоев на интервале тонкослоистой пачки (около 20 % мощности коллектора).

Глава 3. Определение зенитных углов встречи скважины и границ терригенного коллектора

Рассматривается один из теоретических аспектов повышения достоверности интерпретации данных высокочастотного электромагнитного каротажа: возможность уточнения угла между скважиной и геоэлектрическими границами. Зенитный угол наклона скважины к границам напластований является важным параметром, определяющим форму сигнала, и в общем случае может не совпадать с данными инклинометрии ствола скважины. Влиянию

угла встречи скважины с напластованиями на сигнал индукционного каротажа посвящены работы Леонтьева Е.И., Пантюхина В.А., Чаадаева Е.В., ЗДапгего Б., ОгаыеЬ Б., Нагс1тап И.Н., БЬеп Ь.С. и многих других.

Достаточно высокая точность измерений, большое количество зондов и применение высоких частот в ВИКИЗ обеспечивают хорошие возможности оценки с практической точностью угла встречи скважины как с границами напластований в наклонных интервалах, так и с субвертикальными зонами повышенного сопротивления - в горизонтальных.

Основные результаты третьей главы.

На данных математического моделирования показано, что небольшое отклонение значения угла встречи субгоризонтальной скважины с границей сильно влияет на регистрируемый сигнал.

Рассчитана чувствительность показаний к зенитному углу и проанализировано ее распределение по мере наклонного продвижения зондов через горизонтальные границы. Установлено, что сигналы наиболее чувствительны к зенитному углу при измерениях в более проводящей части среды. Наиболее благоприятными для уточнения угла являются границы с контрастом сопротивлений р2/р1<0.6 и р2/р1>1.2. В этих случаях можно оценивать углы с точностью не хуже 20 % при ошибках измерения сигнала 3 %. При уточнении зенитных углов в диапазонах Р2/Р1<0-4 и рг/р1>1-8 можно говорить о весьма хороших возможностях уточнения зенитного угла: при ф=80° и ошибке определения кажущегося сопротивления 3 % ошибка определения зенитного угла составит %, а абсолютная ошибка «3.2°.

Оценки зенитного угла могут быть получены отдельно по показаниям каждого из трех длинных зондов. Близость этих значений между собой является дополнительным подтверждением правильности полученной оценки.

Выработана методика определения зенитных углов по практическим данным:

- на практических диаграммах выбирается фрагмент, на котором скважина пересекает достаточно контрастную границу;

- по диаграммам профилирования и кривым зондирований в отдельных точках фрагмента в процессе инверсии определяются

геоэлектрические параметры модели - сопротивления сред и положения границ;

- в подобранной модели оценивается чувствительность кажущегося сопротивления к зенитному углу с целью определения наиболее благоприятных для инверсии интервалов;

- на выявленных интервалах с помощью повторной инверсии уточняется значение угла наклона зондов к границе.

Приведены результаты уточнения зенитных углов по фрагментам практических диаграмм. Рассмотрены примеры уточнения зенитного угла при пересечении двух границ наклонной скважиной (зенитный угол по инклинометрии 66°, по данным ВИКИЗ - 70±3°), определения угла между скважиной и плотным прослоем, секущим горизонтальные напластования (значение угла по данным ВИКИЗ -51±2°), определения угла между субгоризонтальной скважиной и наклонными напластованиями (рис.5; значение угла по данным ВИКИЗ - 70±4°).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом работы является обоснование выбора горизонтально-слоистой геоэлектрической модели (без учета влияния скважины и зоны проникновения) типичного терриген-ного разреза Среднего Приобья и развитие методик интерпретации данных ВИКИЗ в наклонных интервалах скважин с горизонтальным завершением, направленные на повышение эффективности метода и достоверности определения геоэлектрических параметров. Эта модель как базовая выгодна при автоматизированной интерпретации практических данных по сравнению с более сложными: ее применение позволяет использовать относительно простое и быстрое программное обеспечение, а количество

2388 2392 2396 2400

Рис. 5. Уточнение угла по диаграмме длинного зонда. Наклон скважины по данным инклинометрии 89", угол встречи с границей по данным ВИКИЗ <р=70±4°.

геоэлектрических параметров является достаточным для описания типичного разреза. Учет влияния неизометричности сечения скважины и эксцентриситета зонда введением поправок делает возможным, с одной стороны, не прибегать к ресурсоемкому трехмерному моделированию, а с другой стороны, использовать при интерпретации данные всех зондов, тем самым увеличивая надежность получаемых оценок.

На основе анализа вертикального разрешения и чувствительности сигналов к модельным параметрам разработаны практические рекомендации, позволяющие экономить общее время, затрачиваемое на интерпретацию, за счет оптимального количества определяемых параметров и выделения в обрабатываемом фрагменте диаграммы интервалов, на которых измеряемые характеристики электромагнитного поля содержат наибольшую информацию.

Методика определения параметров прослоев тонкослоистого коллектора, основанная на соответствии показаний коротких зондов тонкослоистой, а длинных — макроанизотропной моделям, эффективно использует уникальные возможности ВИКИЗ в наклонных интервалах и позволяет достоверно оценивать не только параметры макроанизотропии, но и мощности отдельных прослоев и флюидонасыщение коллектора. Применение спектрального анализа делает возможным формализовать не только оценку периода переслаивания прослоев, но и поиск интервала высокочастотных изменений, а следовательно, применять хорошо развитые программные средства. Численная инверсия практической диаграммы длинного зонда, наименее подверженного влиянию геоэлектрических помех, обеспечивает определение параметров макроанизотропии с практически значимой точностью.

Возможность определения угла между скважиной и границами с оценкой погрешности является надежной основой для проведения геонавигации при бурении скважин с горизонтальным завершением.

Поскольку опыт применения высокочастотного электромагнитного каротажа при исследовании наклонно-горизонтальных сква-•жин исчисляется пока 3-4 годами, и представленная работа -лишь начало исследования, изучение регистрируемых ВИКИЗ в наклонных интервалах характеристик электромагнитного поля

следует продолжить по широкому кругу теоретических и методических вопросов. Таких, например, как поведение электромагнитного поля при наличии сильно неизометрпчной скважины и развитой зоны проникновения, влияние на измеряемые характеристики локальных неоднородностей в распределении проводимости, необходимость учета конечных размеров элементов зонда. Требуют дальнейшего развития методика автоматизированной интерпретации и петрофизическое толкование получаемых результатов.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Эпов М.И., Сухорукова К.В., Никитенко М.Н., Антонов Ю.Н. Особенности высокочастотных индукционных зондирований в скважинах с горизонтальным завершением// Геология и геофизика, 1998, № 5, с. 649-656.

2. Сухорукова К.В., Никитенко М.Н. Оценка параметров макроанизотропин тонкослоистых коллекторов по данным ВИКИЗ в горизонтальных скважинах//Состояние и пути развития высокочастотного электромагнитного каротажа. Новосибирск, НИЦ ОИГГМ СО РАН, Изд-во СО РАН, 1998, с.85-89.

3. Эпов М.И., Сухорукова К.В., Никитенко М.Н. Уточнение угла наклона интервала скважины с горизонтальным завершением по данным высокочастотных индукционных зондирований. -М., 1998. 16 с. - Деп. ВИНИТИ 17.06.1998 № 1832-В98.

4. Эпов М.И., Сухорукова К.В., Никитенко М.Н. Оценка параметров тонкослоистых коллекторов по данным ВИКИЗ в горизонтальных скважинах //Геология и геофизика, 1998, № И, с. 134-140.

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата технических наук, Сухорукова, Карина Владимировна, Новосибирск

I г ¿: я ~ :/.

V-

} бЬ О 7

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ГЕОФИЗИКИ

На правах рукописи

СУХОРУКОВА Карина Владимировна

РАЗВИТИЕ МЕТОДИКИ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ДАННЫХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ЗОНДИРОВАНИЙ В СКВАЖИНАХ С ГОРИЗОНТАЛЬНЫМ ЗАВЕРШЕНИЕМ

04.00.12 — геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук М. И. Эпов

Новосибирск 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.....................................4

Глава 1. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ СИГНАЛЫ

В НАКЛОННЫХ СКВАЖИНАХ (ПО РЕЗУЛЬТАТАМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ)......26

1.1. Основные особенности каротажных диаграмм

в наклонных скважинах, пересекающих коллектор ... 26

1.1.1. Модель с одной плоской границей.......... 31

1.1.2. Модель с двумя плоскими границами........43

1.2. Вертикальное разрешение.....................55

1.3. Влияние смещения зондов и некруговой формы

сечения скважины.......................... 61

1.3.1. Эллиптическое сечение.................. 63

1.3.2. Эксцентриситет зонда................... 67

1.4. Анализ функции относительной чувствительности кажущегося сопротивления к модельным параметрам . . 74

1.4.1. Двухслойная среда..................... 76

1.4.2. Трехслойная среда..................... 83

1.5. Выводы................................. 87

Глава 2. ОЦЕНКА МАКРОАНИЗОТРОПИИ

ТЕРРИГЕННЫХ КОЛЛЕКТОРОВ ПО ДАННЫМ ВИКИЗ................................. 90

2.1. Геоэлектрические модели..................... 90

2.2. Эквивалентные тонкослоистые

и электрически анизотропные среды..............92

2.3. Оценка электрической макроанизотропии..........97

2.4. Оценка параметров тонкослоистых сред...........109

2.5. Определение параметров тонкослоистых коллекторов

по характеристикам макроанизотропии............112

2.6. Выводы.................................117

Глава 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗЕНИТНЫХ УГЛОВ ВСТРЕЧИ

СКВАЖИНЫ И ГРАНИЦ ТЕРРИГЕННОГО КОЛЛЕКТОРА............................119

3.1. Чувствительность кажущегося сопротивления

к зенитному углу и оценка точности его определения . . 121

3.2. Возможность уточнения зенитного угла

по данным ВИКИЗ.........................125

3.3. Методика уточнения зенитного угла

Практические примеры.......................135

3.3.1. Уточнение зенитного угла при пересечении двух геоэлектрических границ наклонной скважиной . 136

3.3.2. Определение угла между скважиной и плотным прослоем, секущим субгоризонтальные напластования .......................138

3.3.3. Определение угла между субгоризонтальной скважиной и геоэлектрической границей......142

3.4. Выводы..................................145

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.................................146

ЛИТЕРАТУРА .................................148

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Сложность строения нефтегазовых коллекторов порождает большое количество задач, которые могут быть решены с использованием данных высокочастотного электромагнитного каротажа. Модификация последнего — высокочастотное индукционное каротажное изопараметрическое зондирование (ВИКИЗ) - за прошедшее пятилетие широко внедрена и эффективно используется во многих производственных организациях Западной Сибири. В настоящее время достаточно полно разработаны методы интерпретации в рамках слоисто-однородных осесимметричных геоэлектрических моделей, существуют удачные алгоритмические решения прямых задач, на основе которых построены быстрые системы численной инверсии. Однако, в связи с возрастающими объемами бурения скважин с горизонтальным завершением [7, 13, 85, 93 — 94], данные ВИКИЗ, полученные в наклонных и субгоризонтальных интервалах, требуют дополнительного теоретического анализа и новой методической проработки.

Недостаточность существующей модельной базы систем анализа и инверсии данных особенно значительна в терригенных разрезах, сложенных пластами относительно небольшой мощности. На практических диаграммах в наклонных интервалах встречается много особенностей, которые невозможно объяснить в рамках хорошо изученных осесимметричных структур. Тем не менее, частая повторяемость таких фрагментов в имеющемся практическом материале свидетельствует о необходимости их объяснения. Выбор более адекватных геологической среде геоэлектрических моделей

позволит повысить достоверность оценки электрических свойств исследуемых объектов.

Эффективность высокочастотного электромагнитного каротажа при исследовании наклонных интервалов приобретает еще большее значение в связи с развиваемым в последнее время направлением геонавигации при бурении скважин с горизонтальным завершением [20], в том числе и в связи с разработкой аппаратуры ВИКИЗ для каротажа во время бурения.

Объектом исследования в диссертации является геоэлектрическое строение (удельные электрические сопротивления геологических пластов и положение их границ) терригенных разрезов Среднего Приобья, содержащих нефте- и газонасыщенные коллекторы, по данным высокочастотных электромагнитных зондирований в скважинах с горизонтальным завершением.

Цель исследований — повысить достоверность определения параметров геоэлектрического разреза путем выбора класса геоэлектрических моделей на основе анализа показаний высокочастотного электромагнитного каротажа в скважинах наклонно-направленного бурения.

Для достижения этой цели решалась следующая научная задача: обосновать выбор геоэлектрической модели, адекватной типичному терригенному разрезу Среднего Приобья, и разработать методику интерпретации диаграмм ВИКИЗ в сложных условиях (тонкослоистые коллекторы, негоризонтальность напластований, секущие коллектор зоны повышенного сопротивления, некруговое сечение скважины, эксцентриситет зонда).

Фактический материал и методы исследования.

Теоретической основой решения поставленной задачи являются прямые задачи для магнитных компонент электромагнитного поля в слоисто-однородных проводящих изотропных и анизотропных средах (с плоскопараллельными или коаксиально-цилиндрическими границами), на основе решения системы уравнений Максвелла в квазистационарном приближении. Теоретическим материалом являются синтетические сигналы ВИКИЗ и функции чувствительности к геоэлектрическим параметрам, рассчитанные по перечисленным ниже верифицированным программам решения прямых задач. Выводы автора основаны на анализе диаграмм профилирования и функций чувствительности для не менее 100 разных сочетаний значений модельных параметров. Экспериментальный материал представлен диаграммами, которые были зарегистрированы опытными операторами треста "Сургутнефтегеофизика" разными приборами ВИКИЗ в эксплуатационных скважинах с горизонтальным завершением. Ошибки измерения оцениваются производителями аппаратуры не более 3 —5 %. Автором проанализировано более 30 практических диаграмм (средняя длина наклонно-горизонтального интервала в каждой из них составляет 1.5 км, а число пересекаемых геоэлектрических границ — около 20). Синтетические и экспериментальные данные получены при наклонном пересечении зондами напластований, характерном для входа скважины в нефтегазовый коллектор и для так называемого "горизонтального" участка, на котором наклон изменяется в пределах 2—3 градусов относительно горизонта.

При решении поставленной задачи применялись созданные в лаборатории электромагнитных полей ИГФ СО РАН программы решения прямых задач: для наклонного магнитного диполя в двух- и трехслойной среде с изотропными проводящими пластами (Эпов М.И., Никитенко М.Н.); для магнитного диполя в соосной ему скважине слабоэллиптического сечения в однородном пласте (Черяука А. Б.); для магнитного диполя, смещенного с оси скважины (Кривопуцкий B.C.); для наклонного магнитного диполя в двух- и трехслойной электрически анизотропной среде (Эпов М.И., Никитенко М.Н.); для наклонного магнитного диполя в многослойной горизонтально-слоистой среде (Могилатов B.C.), для магнитного диполя в трехмерной модели (Мартаков C.B., Эпов М.И.). Определение геоэлектрических параметров по кривым зондирования производилось с помощью компьютерной системы интерпретации в цилиндрически-слоистых средах МФС ЭРА-ВИКИЗ (Эпов М.И., Ельцов И.Н., Соболев А.Ю.).

Работа основана на сравнительном анализе данных математического моделирования в разных геоэлектрических моделях и при разных значениях параметров и проверке полученных выводов и разработанных методик на экспериментальных данных ВИКИЗ, полученных в скважинах Федоровского месторождения Сургутского района. Степень достоверности результатов проведенных исследований определяется высоким качеством программного обеспечения и точностью практических измерений, гарантируемой производителем аппаратуры ВИКИЗ (фирма "Луч", Новосибирск). Заключение о сходстве практических и синтетических сигналов производилось на основе критерия достаточной малости относительной среднеквадратичной невязки.

Защищаемые положения и научные результаты

В типичных терригенных разрезах Среднего Приобья в наклонно-направленных скважинах данные ВИКИЗ:

- с достаточной для практики точностью интерпретируются в рамках горизонтально-слоистой модели;

- отличаются от данных в вертикальных скважинах дополнительными экстремумами в области геоэлектрических границ, которые обусловлены взаимовлиянием полей вихревых токов и зарядов на границах;

- слабо искажаются в неизометричных по сечению скважинах и при смещении зонда с оси и могут быть использованы в интерпретации после введения соответствующих поправок;

- сильно зависят от интерпретационных параметров, что определяет высокую достоверность оценки их значений;

- содержат информацию об углах между скважиной и геоэлектрическими границами, достаточную для определения с практической точностью углов встречи скважины со слабонаклонными напластованиями и субвертикальными зонами повышенного сопротивления.

При наклонном пересечении типичных тонкослоистых терригенных коллекторов данные ВИКИЗ:

- обеспечивают определение удельных электрических сопротивлений и мощностей прослоев на основе соответствия показаний коротких зондов тонкослоистой, а длинных — макроанизотропной моделям, и уравнений связи параметров, характеризующих эквивалентные анизотропную и тонкослоистую среды;

- при больших расстояниях между генераторной и приемными катушками соответствуют сигналам в анизотропном пласте; при автоматической интерпретации диаграммы длинного зонда с практической точностью оцениваются параметры макроанизотропии;

- при малых расстояниях — соответствуют сигналам в тонкослоистой среде; с помощью спектрального анализа высокочастотных составляющих диаграмм коротких зондов оценивается период переслаивания прослоев.

Новизна работы и личный вклад

1. С использованием данных математического моделирования обоснован выбор горизонтально-слоистой геоэлектрической модели типичного терригенного разреза Среднего Приобья при исследованиях методом ВИКИЗ в наклонных интервалах скважин с горизонтальным завершением.

При типичных значениях удельных электрических сопротивлений пород и бурового раствора в рамках этой модели могут интерпретироваться диаграммы всех зондов, а в проницаемых коллекторах — только длинных. При пересечении горизонтальных напластований (в отличие от вертикальных скважин) на синтетических диаграммах кажущегося сопротивления возникают дополнительные экстремумы в области геоэлектрических границ. Их амплитуда возрастает с увеличением электрического контраста границ и с приближением траектории скважины к горизонтальной. При интерпретации по этим экстремумам могут быть выделены ложные прослои повышенного и пониженного сопротивлений с близкими к реальным значениями мощностей. Трехмерным математическим моделированием (наклонное пересечение пласта скважиной с типичными радиусом и сопротивлением бурового

раствора) показано, что влияние скважины приводит к сглаживанию экстремумов на диаграммах короткого зонда, но практически не изменяет показаний длинных зондов, для которых влиянием прискважинной зоны можно пренебречь.

Сделана оценка вертикального разрешения наклонного зонда для типичных значений сопротивлений и показано, что при мощности пласта, в полтора раза превышающей длину зонда, трехслойная модель может рассматриваться как сочетание двух двухслойных, независимо влияющих на сигнал.

По численным оценкам влияния на сигнал неизометричности сечения скважины, обусловленной возникновением при наклонном бурении желобообразного углубления на нижней стенке, установлено, что показания зондов в пределах практической точности совпадают в скважинах слабоэллиптического (отношение полуосей не более 1.15) и кругового сечений одинаковой площади. В типичных условиях влияние максимально возможного смещения с оси скважины на показания короткого (длина 0.5 м) зонда не превышает 5 %, а для трех длинных зондов — менее 1 %.

Сделан расчет и выполнен анализ чувствительности измеряемых характеристик для наклонного магнитного диполя к параметрам моделей с одной и двумя плоскими границами среде (без учета скважины). Показано, что существует сильная зависимость показаний от интерпретационных параметров, что определяет высокую достоверность оценки их значений по диаграммам ВИКИЗ. Точность оценки повышается при использовании в инверсии показаний зондов разной длины. Разработаны практические рекомендации по выбору интервалов

и

скважины, на которых измеряемые характеристики магнитного поля содержат наибольшую информацию о параметрах модели.

2. Разработана оригинальная методика определения параметров прослоев и оценке эффективной мощности тонкослоистого коллектора по данным ВИКИЗ на наклонных интервалах, основанная на соответствии сигналов коротких зондов тонкослоистой, а длинных — макроанизотропной моделям.

По численным оценкам для типичных тонкослоистых коллекторов доказано, что для длинного зонда соблюдаются принципы эквивалентности измеряемых характеристик магнитных полей в тонкослоистой и анизотропной моделях, а для коротких зондов коллектор является тонкослоистой средой. Период переслаивания прослоев разного сопротивления оценивается с помощью спектрального анализа высокочастотных составляющих диаграмм коротких зондов. Предложено определять сопротивления в горизонтальной плоскости и в вертикальном направлении эквивалентного тонкослоистому анизотропного пласта в процессе интерпретации практической диаграммы длинного зонда и пересчитывать в относительные сопротивления и мощности прослоев по формулам, связывающим группы параметров, характеризующие эквивалентные анизотропную и тонкослоистую среды. Для типичного песчано-глинистого переслаивания и оцененного по пространственным спектрам периода чередования определяются мощности и сопротивления пропластков и производится оценка мощности нефтенасыщенной части тонкослоистого коллектора.

3. Разработана и обоснована методика определения по данным ВИКИЗ в наклонных интервалах угла встречи скважины с геоэлектрическими границами.

На данных математического моделирования доказано, что небольшое отклонение значения угла встречи субгоризонтальной скважины с границей сильно влияет на регистрируемые характеристики. Рассчитаны и проанализированы функции чувствительности сигналов к зенитному углу встречи в модели с одной и двумя плоскими границами. Установлено, что в типичных геоэлектрических ситуациях угол встречи определяется по данным ВИКИЗ, а точность его оценки зависит от местоположения и наклона зондов и возрастает с контрастностью границы. По фрагментам практических диаграмм оценены углы встречи субгоризонтальной скважины с наклонными напластованиями и с субвертикальной зоной повышенного сопротивления, определена погрешность их оценки.

Теоретическое и практическое применение полученных результатов и выводов заключается в обосновании выбора наиболее простых геоэлектрических моделей, сигнал в которых удовлетворительно (в пределах погрешности измерения) совпадает с практическими диаграммами ВИКИЗ, и в то же время адекватных сложности типичного терригенного разреза Среднего Приобья. Показано, что в большинстве случаев для интерпретации сигналов достаточно горизонтально-слоистой модели без учета скважины и зоны проникновения, а влияние неизометричности сечения скважины и смещения зонда с ее оси может быть учтено введением поправок в показания коротких зондов. Это позволяет при практической компьютерной интерпретации использовать относительно простое и быстрое программное обеспечение: время расчета сигнала зонда в одной точке в трехмерной модели (пересечение пласта наклонной скважиной) конечно-разностным

методом занимает от 1.5 до 2 часов на персональных компьютерах типа Репиит-200, а в горизонтально-слоистой модели — доли секу�