Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние интерпретации ИНК 15
1.1 История создания и развития интегрального ИНК 15
1.2 Состояние интерпретации ИНК 20
Глава 2. Компенсация аппаратурных искажений временной кривой ИНК 32
2.1 Численное моделирование аппаратурных искажений временного спектра ИНК (просчетов) 32
2.2 Разработка вычислительной технологии восстановления скорости счета за просчеты 39
Глава 3. Решение обратной задачи интерпретации временной кривой ИНК в условиях однородного пласта 43
3.1 Алгоритм определения параметров пласта и скважины по результатам двухзондового ИНК 43
3.2 Усовершенствование статистической процедуры оценки параметров разложения временного спада ИНК на сумму 2-х экспонент 55
Глава 4. Решение обратной задачи ИНК для слоисто-неодно родного пласта -. 66
4.1 Математическое моделирование показаний ИНК на ПЭВМ с помощью пакета прикладных программ ПОЛЕ 66
4.2 Алгоритм и программа определения сечения поглощения в пластах с произвольной неоднородностью в системе ГОИНК 78
Глава 5. Практическое значение разработанных вычислитель ных технологий обработки данных ИНК 97
Заключение 103
Библиография
- Состояние интерпретации ИНК
- Разработка вычислительной технологии восстановления скорости счета за просчеты
- Усовершенствование статистической процедуры оценки параметров разложения временного спада ИНК на сумму 2-х экспонент
- Алгоритм и программа определения сечения поглощения в пластах с произвольной неоднородностью в системе ГОИНК
Введение к работе
Актуальность темы.
Импульсный нейтронный каротаж (ИНК) является важнейшим методом геофизического контроля разработки месторождений углеводородов. Интегральная модификация ИНК измеряет нестационарные потоки тепловых нейтронов или гамма-квантов их радиационного захвата после излучения быстрых нейтронов импульсным генератором. Характер пространственно-временного распределения нейтронов или гамма-квантов зависит от величин макроскопического сечения поглощения 2а и водородсодержания со сред, окружающих прибор, в том числе и пород изучаемого геологического разреза. Наиболее важной с практической точки зрения является задача определения по наблюдаемому временному спаду нейтронов (гамма-квантов) величины сечения поглощения породы-коллектора. Это позволяет получить важную информацию о фильтрационно-емкостных свойствах, эксплуатационных характеристиках и выработке нефтяных пластов. Еа при этом необходимо определять с относительной погрешностью 3-3.5%. Названная задача интерпретации - основная обратная задача ИНК - относительно просто решается для однородных пластов, толщина которых превышает 1.5 м. Однако такие объекты встречаются все реже. Например, в большинстве терригенных разрезов, вскрытых на месторождениях основного нефтегазодобывающего региона России - Западной Сибири - продуктивные пласты сложены тонкопереслаивающимися прослоями с толщиной 0.4-0.8 м. Такая ситуация не является исключением и для других нефтегазовых регионов.
Необходимо отметить недостаточную эффективность применения ИНК, т.е. невысокое качество получаемой информации при довольно существенной стоимости проведения работ. Причина этого заключается в несовершенстве как аппаратуры, так и методик обработки и интерпретации метода.
Временной спектр скоростей счета для отечественной низкочастотной аппаратуры сильно искажен просчетами, причем применяемая методика коррекции ограничивается просчетами до 2-кратных, что явно недостаточно. Основным интерпретационным параметром является измеряемый временной декремент спада нейтронов или фотонов, X, который зависит не только от свойств пласта, но и от условий измерения - конструкции и заполнения скважины, величины зонда. Полученное значение декремента к тому же обычно не обеспечивается оценкой его точности.
Совершенно естественной и актуальной является постановка задачи разработки новых методов интерпретации ИНК, названных в защищаемой работе методами глубокой обработки ИНК. Под понятием «глубокая обработка» понимается такая обработка и интерпретация данных, которая позволяет извлечь максимально возможную информацию об истинных нейтронных и геометрических параметрах пласта из временного сигнала и каротажной кривой ИНК.
Цель работы - совершенствование существующих и разработка новых методов решения обратных задач интерпретации интегрального ИНК в реальных условиях произвольно сложной неоднородности изучаемого геологического разреза и существенных нелинейных искажений регистрируемых сигналов (пространственно-временных распределений тепловых нейтронов и гамма-квантов радиационного захвата).
Основные задачи.
Анализ современного состояния обработки и интерпретации данных интегрального ИНК.
Разработка метода решения обратной задачи ИНК, основанного на математической модели, учитывающей влияние слоистой неоднородности пласта на пространственно-временные распределения тепловых нейтронов при ИНК.
3. Изучение свойств двухэкспоненциального разложения кривой
временного затухания тепловых нейтронов при ИНК с целью улучшения
устойчивости восстановления параметров экспонент и повышения
статистической точности их оценок.
4. Разработка усовершенствованного метода восстановления просчетов
импульсов в измерительном тракте ИНК.
5. Разработка алгоритмов и программ, позволяющих по данным
скважинных измерений решать обратные задачи - восстановления
неискаженной кривой спада при ИНК, определения значений
макроскопического сечения поглощения Sa нейтронов или гамма-квантов в
однородных и слоисто-неоднородных пластах, а в случае однородных пластов -
уточнения свойств заполняющего скважину флюида.
6. Тестирование и опробование разработанных программ путем решения
модельных задач и обработки скважинных измерений.
Научная новизна.
Впервые разработан метод решения обратной задачи ИНК определения макросечения поглощения нейтронов 2а и оценки его погрешности в неоднородном геологическом разрезе произвольной сложности; он реализован в виде комплекса программ и баз данных и опробован.
Разработан новый алгоритм декомпозиции временного сигнала ИНК в однородных пластах на сумму «пластовой» и «скважинной» экспонент и оценки точности параметров параметров разложения, основанный на комбинации методов Монте-Карло и усовершенствованного МНК; он обеспечивает устойчивость решения данной обратной задачи, повышает его точность в 2.5-3 раза и позволяет по нему найти значение Еа пласта, Sa скважинного флюида и водородосодержания пласта.
Разработан новый метод решения обратной задачи восстановления истинных (неискаженных) сигналов ИНК по данным реальных измерений, искаженных просчетами из-за перегрузок тракта телеметрии; он основан на моделировании Монте-Карло 2-хпараметрического механизма просчетов и
позволяет выполнять коррекцию показаний во временных каналах ИНК вплоть до 4-5-кратных перегрузок.
1. Разработанная программно-вычислительная технология «Глубокая
обработка импульсного нейтронного каротажа» (ГОИНК) с пакетом программ, ориентированная на призводственное применение, которая объединяет в единую рабочую систему обработки и интерпретации все упомянутые выше методы решения обратных задач ИНК, базы данных с базисными функциями-решениями прямых задач ИНК, графами обработки, интерфейсом и т.п.; технология ГОИНК тестирована и опробована на прмысловом материале с серийной аппаратурой АИНК-43.
Защищаемые научные положения.
Разработанный метод коррекции просчетов во временных каналах ИНК, основанный на монте-карловской модели измерительного тракта, позволяет в несколько раз увеличить динамический диапазон восстанавливаемых скоростей счета и обеспечить необходимую точность регистрируемого спада во всем информативном диапазоне задержек.
Предлагаемый новый метод оценки параметров двуэкспоненциального представления кривой временного спада при ИНК в несколько раз увеличивает статистическую точность оценок параметров экспонент. Соответственно увеличивается точность определения сечения поглощения нейтронов в изучаемой породе и определяемого характера ее насыщения.
Разработанный метод решения обратной задачи ИНК для неоднородного пласта позволяет определять 2а в пласте с разрешением по глубине (0.2 м), близком к физической разрешающей способности метода и с точностью, достаточной для количественной и полуколичественной интерпретации полученного сечения поглощения.
Методы исследования, личный вклад.
Теоретические и математические исследования, программирование на языке Фортран, пакетное проектирование, разработка баз данных, вычислительный эксперимент методом Монте-Карло, численное моделирование полей и показаний ИНК, оптимизационные исследования, опробование разработанных вычислительных технологий на промысловых данных.
Личное участие автора состоит в разработке математических методов, моделей, алгоритмов и Fortran-программ, предназначенных для решения обратных задач ИНК, реализованных в действующей версии пакета программ ГОИНК, тестировании созданного вычислительного аппарата, в том числе и методом Монте-Карло и данными физических экспериментов, во всех опробованиях пакета ГОИНК при решении задач промысловой геофизики.
Практическая значимость работы.
Разработанные методы решения обратных задач, реализованные в виде вычислительного программного пакета ГОИНК позволяют:
осуществлять сплошную интерпретацию ИНК, без предварительного разбиения на пласты;
определять значения сечения поглощения нейтронов в пласте, начиная с прослоев 0.2 м, что дает возможность контролировать характер текущего насыщения пласта, а также реакцию сложнопостроенного пласта при искусственном воздействии на него;
улучшить литологическое расчленение геологического разреза за счет определения сечения захвата с детальностью по глубине 0.2 м;
реализовать максимально возможную информативность метода ИНК.
Апробация работы, публикации. Основные результаты диссертации докладывались и опубликованы в трудах:
Конференции "Повышение эффективности геофизических исследований глубоких и сверхглубоких скважин в нефтегазоносных провинциях Украины" (Симферополь, 1982); ХІІ-й научно-технической конференции молодых ученых и специалистов УкрНИГРИ (Чернигов, 1986); Всесоюзной конференции "Проблемы и перспективы ядерно-геофизических методов в изучении разрезов скважин" (Обнинск, июнь 1989); Международной конференции "NUCLEAR GEOPHYSICS'97" по ядерной геофизике (Краков, октябрь 1997); Международного симпозиума "Новая геофизическая техника для исследования бурящихся и действующих вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин" (Уфа, апрель 1997); Международной конференции SPWLA-EATO-РГУНГ по скважинной геофизике "МОСКВА-98" (Москва, сентябрь 1998); 3-го Международного семинара «Горизонтальные скважины» (Москва, ноябрь 2000); Научно-практической конференции «Ядерная геофизика 2002» (Тверь,2002); Международной научно-практической конференции «Технологии и аппаратура для геофизических исследований в скважинах для решения актуальных задач разведки и разработки месторождений нефти, газа, твердых полезных ископаемых» (г.Октябрьский, Башкортостан, октябрь 2006).
Основные положения диссертации опубликованы в научных статьях и тезисах конференций и научно-исследовательских отчетах.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и библиографии. Она содержит 108 страниц основного текста, 37 рисунков, 13 таблиц, библиографию из 115 наименований.
Состояние интерпретации ИНК
Роль теории в разработке всех научно-технических аспектов ИНК как геофизического метода трудно переоценить. Теоретические исследования и создание вычислительного аппарата решения прямых и обратных задач ИНК, а также их многочисленные приложения занимали в истории метода достойное место со дня его возникновения и по настоящее время, в особенности в «эпоху ВНИИЯГГа», где были выполнены основополагающие работы по теории ИНК. Исследования проводились очень интенсивно, широким фронтом, с акцентом на понимание во всех деталях физических основ метода, создание адекватных математических моделей ИНК и аппарата численного моделирования полей нейтронов и фотонов в геометриях каротажа, массовое решение прямых задач предсказательного, объяснительного или производственного характера, разработку методов и средств решения обратных задач обработки и интерпретации, и наконец, решение оптимизационных и точностных задач для аппаратуростроения и метрологии.
Условно развитие рассматриваемой области можно разделить на два этапа - «внияговский», которому вполне соответствует традиционное определение «Теория ИНК», и «послевнияговский», который точнее определить как «Вычислительная ядерная геофизика». Напомним кратко основные результаты и основных действующих лиц первого этапа и более подробно остановимся на втором, современном и более актуальном этапе.
В течение «внияговского» этапа с начала 60-х и примерно до конца 70-х гг были решены и/или разработаны следующие теоретические вопросы ИНК: - Петрофизические основания ИНК, и прежде всего расчет средних времен жизни и коэффициентов диффузии тепловых нейтронов в нефте-, газо-, водонасыщенных пористых породах осадочного комплекса (Д.М.Сребродольский и др.) [ 70 ]. - Аналитическая оценка глубинности ИННК и ИНГК (С.А.Кантор) [33,34]. - Классические аналитические методы теории ИНК в двухзонной цилиндрической осесимметричной геометрии и диффузионном приближении теории переноса; точное решение краевых задач ИННК и ИНГК в данной 2Б-модели, установившее явную функциональную связь показаний с нейтроннофизическими параметрами пласта, затуханием влияния скважины, временем задержки и длиной зонда; вытекающие из нее физические основы ИНК (А.Л.Поляченко) [52]. - Начала численной теории ИНК на основе метода Монте-Карло в аналоговом варианте для простейших идеализированных геометрий (С.А.Денисик и др.) [21] и на основе конечно-разностных многогрупповых 2Б-алгоритмов, реализованных в пакете быстрых программ РУМ (А.Л.Поляченко, Т.А.Шапошникова и др.) [62]. - Ее применение для разработки физических и интерпретационных основ ИНК в слоисто-неоднородных пластах (В.Е.Лебедев, О.В.Поликарпочкин, А.Л.Поляченко, Р.А.Резванов и др.) [49], для обоснования новых модификаций и технологий ИНК (Р.А.Резванов и др.) [65]. - Основы теории обратных задач ИНК и аналитико-численные алгоритмы определения нейтронных параметров пласта (А.Л.Поляченко, В.Г.Цейтлин) [80].
В качестве подтверждения важности рассматриваемого этапа приведем пример конкретных принципиальных результатов по физике ИНК, полученных А.Л. Поляченко с использованием диффузионной двухзонной 2Б-модели ИННК и комплекса интегральных преобразований Фурье, Бесселя и Лапласа [ 52 ]:
1. Найдены точные критерии информативности и неинформативности метода ИНК, т.е. для известных геолого-технических условий и временного режима измерений можно априори сказать, будут ли данные ИНК содержать или не содержать информацию о нейтронофизических параметрах пласта. Они доказаны в виде 2-х строгих условия информативности ИНК (для нефтегазовых скважин): А. Поглощение нейтронов в пласте должно быть слабее, чем в скважине, Za пл 2 а скв, где а скв — среднее макросечение захвата в системе «скважина-прибор» в области зонда; Б. Времена задержки, на которых данные измерений содержат информацию о пласте, должны быть больше асимптотического времени, t tac[ScKB], когда относительное динамическое влияние скважины ScKB(t) достаточно затухнет. В случае «слабого поглощения» На пл Еа скв поток тепловых нейтронов сначала, при t tac направлен вдоль скважины и из скважины в пласт, а при t tac - по пласту вдоль скважины и из пласта в скважину. При этом измеряемый в скважине асимптотический декремент временного затухания нейтронов lac с точностью до небольшой диффузионной поправки совпадает с величиной макросечения захвата в пласте Da пл, а скорость изменения пространственного распределения — с коэффициентом диффузии нейтронов в пласте, которое определяется содержанием водорода в пласте Ш (т.е. водонасыщенной пористостью пласта Кп). 2. В случае более сильного поглощения нейтронов в пласте чем в скважине,
Разработка вычислительной технологии восстановления скорости счета за просчеты
Данный раздел посвящен подробному рассмотрению вычислительной технологии определения параметров двухэкспоненциального разложения (ДЭР) кривой временного спада плотности потока тепловых нейтронов или ГИРЗ при ИНК: I(t)=AcKB-exp(-lcKB)+Ara-exp(-?tOT), (3.24) причем должно выполняться условие "большего затухания скважины": А.СКВ Алл.
При обработке реальных данных ИНК приходится иметь дело не с величиной плотности потока нейтронов, а с измеряемой величиной — счетом импульсов в детекторе во временном окне в момент t: J(t). Величина J(t) пропорциональна I(t) (J = сі) лишь при отсуствии существенных нелинейных искажений измерительного тракта ИНК (просчетов импульсов). Кроме того, величина J(t) всегда имеет статистическую погрешность измерения. Таким образом, на практике приходится иметь дело с соотношением: J(t) = аскв-ЄХр(-Аскв-І) + апл-ЄХр(-Алл-і) + Sann(t) + Єст(і) , (3.25) где аскв/Аскв = апл/Апл = с = const , Sann(t) — аппаратурная и Scr(t) — статистическая погрешности измерения J(t) .
Задачей интерпретации измерений ИНК с использованием ДЭР является, во-первых, определение параметров "скважинной" и "пластовой" экспонент с максимально возможной точностью и, во-вторых,- извлечение из значений этих параметров конкретных геолого-технических характеристик как пласта, так и скважинной среды. На наш взгляд, несмотря на широкое использование ДЭР в интерпретации ИНК, вопросам применимости этого представления, а особенно — точности и достоверности получаемых результатов, уделялось недостаточное внимание.
Рассмотрим основные факторы, которые влияют на достоверность интерпретации ИНК с помощью ДЭР.
1. Отклонение кривой временного спада ИНК уже на "теоретическом" уровне от формы (3.24) (и даже от композиции с тремя и более экспонентами) в случае неоднородности пласта по макроскопическому сечению захвата тепловых нейтронов (2а). Этот фактор начинает действовать при толщине неоднородности п 1м, а наиболее ярко проявляется в тонкослоистой пачке с h 0.15 - 0.2 м.
2. Отсутствие гомогенизации ближней зоны. В совокупности сред, воздействие которых, как предполагается, можно описать единой "скважинной" экспонентой, можно выделить цилиндрическую зону, достаточно большую по толщине и сильно отличающуюся от других по макросечению Еа. Тогда возможно появление в описании кривой спада дополнительной, "промежуточной", экспоненты. В качестве такой зоны может выступать зацементированная каверна, зона проникновения фильтрата промывочной жидкости и др. К сожалению, подобные ситуации еще до сих пор не исследованы.
3. Важным фактором, который определяет точность интерпретации кривой временного спада ИНК является возможность коррекции просчетов измерительного тракта. Нередко просчеты, требующие коррекции (10-15 и более %), встречаются для низкочастотной аппаратуры ИНК даже на "асимптотических" временах (t 750-800 мкс), не говоря уже о диапазоне t tac, что отрицательно сказывается на точности определения параметров "скважинной" экспоненты. 4. Предположим, что коррекция просчетов произведена достаточно эффективно, т.е в соотношении (3.25) Sann(t) « 0. Получаем соотношение (3.26 ): J(t) = аскв-ЄХр(-?іскв-1:) + апл-ЄХр(-?шл-1:) + Єст(і) (3.26 ) Для определения параметров экспонент чаще всего используют метод наименьших квадратов (МНК). Оценки параметров (соответственно осі, Лі, сс2, Л2) минимизируют сумму: ХО/(О-Л(0)2А, где ti - і-я задержка ( 3.27 ) Л if,) = ах ехрС-Л/,) + а2 ехр(-Л2 ,),
Поскольку А,скв и А-пл входят в соотношения ( 3.27 ) нелинейно, то мы имеем дело с процедурой нелинейной регрессии, при которой, согласно теории математической статистики [ 20] оценки параметров могут быть смещенными (т.е. могут имеють систематические отклонения от истинных значений), кроме того - определение их статистических погрешностей представляет существенные трудности.
Погрешности определения параметров ДЭР. Получить представление о погрешностях оценок параметров экспонент можно путем прямого статистического моделирования кривой временного спада ИНК по соотношению (3.26) и применения МНК для нахождения значений осі, сс2, Лі и Л2. Такая процедура повторяется для достаточно большого ансамбля кривых. Величины Єст(і) получаются с помощью программы-генератора псевдослучайных чисел с пуассоновским распределением. Значения Єст(і) независимы между собой как в пределах одной кривой спада, так и в различных реализациях ансамбля. ScT(t) имеет нулевое среднее значение и дисперсию, равную аскв-ехр(-А,скв-і) + аші-ехр(-А-пл-і), где аскв, апл, Аскв и Алл - "истинные" значения параметров экспонент.
В результате получаем совокупность значений (al(j), a2(j), Al(j), A2(j) }(j-HOMep кривой в ансамбле, всего их N). Статистическая обработка одноименных параметров по ансамблю дает информацию о погрешностях получаемых оценок параметров экспонент. Т.о. рассчитываются:
Усовершенствование статистической процедуры оценки параметров разложения временного спада ИНК на сумму 2-х экспонент
Одним из центральных вопросов, определяющим эффективность метода ГОИНК, является выбор параметров дискретизации (N2, Nco, GS, Geo). Уменьшение их численных значений приводит к более грубым аппроксимационным моделям, но увеличивает скорость обработки. И наоборот, их увеличение дает более точные, но и более медленные, трудоемкие по подготовке БД и неустойчивые модели. Например, для достаточно точной Еа(Ь)-модели с дискретом по глубине НЕ = 10см (N=6) и числом градаций G2 = 15 общее число «локальных базисных конфигураций» [Ea(h)], согласно (4.1 ), равно М[а] 10 . Разработка БД, для которой необходимо смоделировать и отразить в БД десять миллионов конфигураций неоднородностей, чрезвычайно времяемка и находится на грани выполнимости, а работа с ней в режиме опііпе-обработки слишком медленна. Поэтому параметры дискретизации (Ns, Nco, Gs, Goo) необходимо оптимизировать и, желательно, таким образом, чтобы удовлетворить обоим критериям точности и быстродействия.
В методе ГОИНК эта непростая задача оптимизации аппроксимационной модели решается специально разработанным алгоритмом и частично путем прямых численных экспериментов. В результате оптимальные значения параметров дискретизации dR, НЕ, Ней, G, Geo расчетной модели в 1-й- версии технологии ГОИНК приняты следующими: dR=0.6M; Н=0.2м (NS=3); Ню=0.6м (Nco=l); (4.4) G2(HCX)=4 -» G2(KOH)=10-20; GOO=6 . 5. В процессе решения задачи используются также программы: а) коррекции просчетов импульсов с более чем 4-кратными перегрузками для измерительной системы ИНК с двумя типами мертвого времени; б) определения кривой водородосодержания co(h) по отношению показаний на двух зондах и поквантовая выдача его значений, усредненных по дискретам протяженностью 60см. Правда, оценка со приближенная и является промежуточной, а не самостоятельной задачей ГОИНК, т.к. подчинена основной задаче определения макросечения Ea(h); в) непрерывной оценки статистической погрешности определения Sa(h) по разрезу. Время обработки пакетом ГОИНК интервала разреза Юме оценкой статпогрешности составляет несколько минут. Внутреннее тестирование технологии ГОИНК
Для изучения возможностей технологии ГОИНК и оценки ее точности, в т.ч. по сравнению со стандартной методикой СОИНК, было проведено ее «внутреннее тестирование». Оно состояло в решении обратной задачи восстановления Ea(h) на ряде априори задаваемых модельных типовых разрезов, в которых обрабатываемые каротажные диаграммы и полные сигналы ИННК получались численно — сначала моделировались пакетом ПОЛЕ и затем зашумлялись с учетом свойств аппаратуры АИНК-43. Достоинство этого способа - точное знание решения обратной задачи ИННК Ea(h), что позволяет исследовать методические возможности и погрешности обработки ГОИНК. Фиксированные геолого-технические условия (ГТУ) «внутреннего тестирования»: 1) двухзондовый прибор АИНК-43 в обсаженной скважине диаметром 200 мм с колонной 146 мм, заполненной пресной водой; 2) прибор на стенке колонны; 3) порода — известняк с пористостью Кп=20%. Варьируемые ГТУ: 1) неоднородные пласты представлены прослоями пород: а) чисто водонасыщенный известняк с минерализацией пластовой воды Спл = 200 г/л (среда S1); б) нефтенасыщенный известняк с начальной нефтенасыщенностью Кн(нач)=0.75, Спл(ост)=200 г/л (среда S2); в) нефтенасыщенный известняк с остаточной нефтенасыщенностью Кн(ост)=0.25, Спл=200 г/л (среда S3); 2) конфигурации неоднородных разрезов представлены тремя наиболее важными «типовыми» моделями: а) одна граница мощных пластов - полубесконечных сред S1 и S2; б) тонкий пропласток сред S2 или S3 с переменной толщиной h во вмещающей среде S1, где h = 0.1, 0.2, 0.3, 0.5 м; в) пачка слоев из чередующихся сред S1 и S2 с переменной толщиной слоев h = 0.1, 0.2, 0.3, 0.5 м. На всех приводимых далее рисунках кванты глубины следуют через 0.1 м.
Для сравнения в тех же ГТУ и с теми же модельными каротажными данными решалась обратная задача ИННК стандартной обработкой СОИНК: в каждом кванте h кривая J(t) раскладывается на 2 экспоненты и оценивается асимптотический декремент A.ac(h), по которому с помощью предварительно рассчитанной палетки Хас(Еа) для однородного пласта определяется сечение Za(h).
На рис. 13-15 приведена часть результатов «внутреннего тестирования» ГОИНК в виде восстановленных распределений сечения захвата Ea(h) по глубине — в сопоставлении с точными (истинными) гистограммами Ea(h) и результатами СОИНК - для фрагментов 3-х модельных типовых разрезов: - одна граница мощных пластов — во до-нефтяной контакт пластов S1 и S2 (рис.13 ); - два продуктивных пропластка толщиной 0.3 м с начальным (Кн=0.75) и остаточным (Кн=0.25) нефтенасыщением во вмещающем водоносном коллекторе S1 (рис. 14 ); - две тонкочередующиеся пачки нефте- и водонасыщенных прослоев пород S1 и S2 с толщинами слоев по 0.2 и по 0.3 м (рис. 15). Скорость каротажа 40 м/час.
Алгоритм и программа определения сечения поглощения в пластах с произвольной неоднородностью в системе ГОИНК
Разработанные в защищаемой работе вычислительные технологии позволяют вывести интерпретацию ИНК на новый качественный уровень.
I. Возможность восстановления просчетов до 4-кратных (вместо двукратных) позволяет использовать при интерпретации реальных кривых ИНК задержки 300-600 мкс, на которых проявляется на кривой спада тепловых нейтронов неоднородность пласта. Корректное восстановление просчетов важно и для правильной оценки параметров двухэкспоненциального разложения кривой спада.
II. В главе 3 было сказано, что при друхэкспоненциальном разложении временного спада ИНК технология МНКО может обеспечить более чем 2-кратное увеличение точности определения пластового декремента по сравнению со стандартным МНК. Как показало моделирование с помощью пакета ПОЛЕ и метода Монте-Карло, такая ситуация может реализоваться при измерении ИНК против пласта песчаника с пористостью 5% - 20%, поры которого насыщены нефтью. Соответственно, увеличивается точность оценки нефтенасыщенности пласта.
III. Глубокая обработка ИНК по сравнению со стандартной обеспечивает значительное повышение расчленяемости, качества восстановления строения неоднородных разрезов и точности оценки его параметров:
1. ГОИНК надежно решает задачу определения 2a(h) в слоисто-неоднородных разрезах любой сложности, если контрастность по Еа больше суммарной статпогрешности и толщины прослоев не менее 20 см. Стандартная обработка такую задачу не может решить в принципе.
2. При применении ГОИНК разрешение по глубине при отбивке любых границ составляет 10-20см и погрешность расчета сечений Еа равна примерно 4-7% в каждом 20см-дискрете. СОИНК не позволяет получить решение задачи со сравнимыми точностями ни при каких условиях каротажа и ни в каких типах неоднородности, кроме мощных пластов.
3. В случае неоднородного пласта в виде пачки тонкочередующихся прослоев сред одинаковой толщины в условиях П.1 получающаяся по ГОИНК дифференциация прослоев в пачке всегда равна или близка к максимальной, соответствующей их дифференциации в истинном распределении сечения Ea(h).
4.Для СОИНК с уменьшением толщин слоев характерно сильное снижение (вплоть до исчезновения) измеряемой дифференциации прослоев (при п=20-30см дифференциация падает в 5-7 раз).
5. В случае интерпретации данных ИНК против тонкочередующегося пласта-пачки: - При СОИНК принципиально невозможно установление факта неоднородности пласта-пачки при п 0.5м по данным непрерывных замеров ИНК. Это становится возможным только при переходе к поточечным измерениям и для пачек со слоями h 0.3 м. - Технология ГОИНК решает эту задачу во всех случаях, кроме одного «предельного» - для пачки из самых тонких прослоев h=0.2 м и одновременно относительно высоких (для данной трудной задачи) скоростях каротажа 120 м/ч и выше. - Более того, для пачки с Ь=0.3м при скорости каротажа 40 м/ч, а также для пачки с Ь=0.2м при времени измерения на точке Т=1мин возможно решение не только качественной задачи выявления факта неоднородности, но и количественное уточнение значений Ха и Кн в прослоях по крайней мере в 3-х градациях. Разработанная технология ГОИНК была опробована на данных импульсного нейтронного каротажа в скважинах Самотлорского и Заполярного нефтяных месторождений Западной Сибири. Использовались данные, полученные двумя модификациями аппаратуры — ИННК (прибор АИНК-43 разработки ВНИИАвтоматики) - на Самотлорском месторождении, скв.№ 65376 и ИНГК (аппаратура ИНГК-43 разработки ВНИИГИС) - на Заполярном месторождении, скв 113.
Нижняя кривая - минимально возможное На, верхняя - максимально возможное. Горизонтальные отрезки показывают значения Еа(н) в пределах исследуемых прослоев при условии их насыщения нефтью. Для получения правильного значения а(н) очень важно знать значения сечения поглощения в скелете данной породы и в глинистой компоненте — соответственно Иск и Егл. В работе [73] путем исследования кернового материала для пород группы АВ1 установлено, что Иск находится в диапазоне 1.7-3.3 мс-1. Нами было принято среднее значение. Если обе кривые Иа находятся выше соответствующего Иа(н) — прослой) обводнился. Приведем результаты применения ГОИНК для других пластов Самотлорского месторождения
