Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние интерпретации, решения прямых и обратных задач электрокаротажа
1.1. Методическое обеспечение ручной интерпретации...
1.2. Решение прямых и обратных задач электрокаротажа...
1.3. Алгоритмы определения УЭС на ЭВМ
1.4. Решение обратных задач в геофизике
1.5. Выводы :. численное решение прямых задач электрокаротажа для
целей автоматической интерпретации
2.1. Использование линейных фильтров для решения прямой задачи электрического каротажа для потенциал и градиент зондов
2.2. Численное решение прямой задачи индукционного каротажа
2.3. Алгоритм решения прямой задачи для различных зондов бокового каротажа
2Л. О возможности использования аппроксимаций на основе геометрического фактора
2.5. Выводы J. Разработка алгоритмов решения обратной задачи интерпретации комплексов зондов электрокаротажа
3.1. Оптимизационный алгоритм определения удельного электрического сопротивления пород на основе нелинейного программирования стр.
3.2. Программа интерпретации комплекса разнотипных зондов электрокаротажа и некоторые результаты её опробования &%
3.3. Алгоритм определения удельного электрического сопротивления по комплексу фокусированных зондов 91
3.4. Выводы
4. Исследование возможностей интерпретации различных комплексов зондов электрокаротажа с учетом погрешности измерений, радиальной, вертикальной неоднородности разреза.. 100
4 Д. Оценка погрешности определения удельного электрического сопротивления по данным электрокаротажа 100
4.2. Методика оценки и выбора комплексов на основе анализа погрешностей. Ш,
4.3. Анализ возможностей интерпретации на ЭВМ данных электрокаротажа с учетом радиальной неоднородности зоны проникновения 122
4.4. Учет влияния вертикальной неоднородности разреза накривне индукционного каротажа 135
4.5. Приведение решения прямой задачи электрокаротажа
для слоистой среды к линейному фильтру Ifl2
4.6. Выводы 15fi
5. Опробование и внедрение разработанных алгоритмов для
интерпретации данных электрокаротажа... 56
5.1. Разработка программного обеспечения для совершенствования технологии использования алгоритмов определения удельного электрического сопротивления.. 156
5.2. Технологические схемы интерпретации данных электрокаротажа на ЭВМ
5.3. Результаты опробования программ на материалах комплекса фокусированных зондов
5.4. Использование разработанных алгоритмов для интерпретации комплексов зондов на материалах различных регионов
5.5. Выводы
Список литературы
Введение к работе
В основных направлениях развития народного хозяйства СССР іа І98і-І985г.г. и на период до 1990 года предусмотрено расшире-іие геологоразведочных работ на нефть и газ, повышение их эконо -мческой эффективности, увеличение разведанных запасов топливно-нергетических ресурсов. В решении этих задач большую роль игра- т геофизические методы исследования скважин (ГИС), в повышении ффективности которых, наряду с разработкой принципиально новых іетодов и аппаратуры, важное значение имеет используемая методика •бработки и интерпретации получаемых результатов.
Интерпретация материалов геофизических исследований скважин te всегда является объективной. Большое число каротажных диаграмм
необходимость выдачи заключений в сжатые сроки не позволяют іровести полный анализ всех имеющихся материалов, часто интерпре-•ация проводится лишь для ограниченных участков разреза и при іеполном использовании имеющихся каротажных диаграмм.
Определение удельного электрического сопротивления (УЭС) [вляется одним;- из наиболее сложных и трудоемких этапов интерпре-•ации. УЭС относится к числу наиболее информативных физических ІВОЙСТВ пород. Данные об удельном сопротивлении используются при асчленении разреза, уточнении литологии пород, выделении коллекторов и оценке коэффициента нефтегазонасыщенности. Особенно больную роль играют данные об удельном сопротивлении при решении юследнего вопроса. Работы по автоматизации определения удельного электрического сопротивления были начаты в І960-І96ІГ.Г. во ВНИИГеофизике [Комаров С.Г., Сохранов Н.Н., Зунделевич СМ., Кулинкович А.Е.), далее они продолжались во ВГОШГИС, ранее ВУФВНИИГеофизике [Зверев Г.Н., Сидорчук А.И.), ЮжВНЙИГеофизике, ранее АзВНИИГео-$изике (Аксельрод СМ., Беленький В.Г., Гаузер Г.Е.), ЦГЭ МНП [Боганик В.И., Гории А.З., Чуринова И.М.), в ТГУ и ТГТ (Дани -лов М.А., Ингерман В.Г.), в Ю УкрНЙГРИ (Кулинкович А.Е. , Краеножон М.Д.) и ряде других организаций.
Упомянутые выше работы в основном базировались на сложившей-зя методике ручной интерпретации, разрабатывались различные алгоритмы, основанные по существу на моделировании процедуры ручной янтерпрегации с хранением оцифрованных палеток в памяти ЭВМ, их перебором и т.п.
В последние годы значительно расширился спектр применяемых методов и аппаратуры. Все более широко внедряются методы бокового !БК), индукционного (ИК), микробокового (МБК) каротажа, наряду )о ставшим уже классическим методом бокового каротажного зондирования (БКЗ). Комплексная интерпретация различных методов позво-іяет рассчитывать на более точное определение УЗС пород за счет совместного использования различных зондов и возможности рассмотрения более сложных моделей сред, близких к реальным.
Применяющиеся ранее подходы и алгоритмы интерпретации, данных злектрокаротажа становятся в этих условиях неэффективными, т.к. з увеличением числа зондов и усложнением используемых моделей растет число необходимых палеток, размерность решаемых задач, усложняется процесс поиска параметров моделей.
К настоящему времени достигнут значительный прогресс в разработке методов решения прямых задач электрического каротажа. 3 МГУ (Дмитриев В.И., Захаров Е.В., Ильин И.В.) на основе использования метода интегральных уравнений разработан ряд алгоритмов решения задач индукционного каротажа, в ШТ СО АН СССР Антонов Ю.И., Табаровский Ю.А , Дашевский Ю.Л.) выполнен цикл работ и предложены алгоритмы решения прямых задач ИК, БКЗ, в ЦГЭ ШП разработан алгоритм расчета различных зондов электрического каротажа, в СКТБ ПГ МНП (Кучеров р,А.) разработаны алгоритмы ре-пения прямых задач для зондов бокового каротажа, в ИГ АН УССР Колосов А.Л.) в течение ряда лет ведутся работы по использованию )азностных методов для решения задач электрического каротажа, в ЛГРИ (Даев Д.С, Плюснин М.К., Афонина И.М.) разработан ряд jpoграмм для моделирования зондов ИК, в Донбасс НИЯ (Меррик Б.р.) за основе метода поверхностных зарядов Альпина Л.М. реализован іисленннй алгоритм расчета поля зондов кажущихся сопротивлений [КС), ряд алгоритмов для расчета палеток различных зондов разработан во ВНИИГИС (Зверев Г.Н., Сидорчук А.И., Чаадаев Е.В.), ра-5оты по решению прямых задач для различных методов проводятся з последние годы во ВНИИГеофизике (ярмахов И.Г.).
Значительные успехи достигнуты в формулировке и решении за- ач интерпретации геофизических данных как обратных задач математической физики. В первую очередь это работы Гласко В.Б., "•ончарского А.В., Иванова В.К., Лаврентьева М.М., Леонова А.С, Морозова В.А., Оганесяна СМ., Тихонова А.Н., яголы А.Г., в которых разработаны и использованы для решения прикладных проблем методы, позволяющие решать как линейные так и нелинейные задачи с учетом их корректности, погрешности в исходных данных, априорной информации.
Все это позволило по-новому поставить и решить задачу интерпретации комплекса разнотипных зондов. Своевременность и целесообразность постановки этой задачи обусловлена также переходом а ЭВМ ЕС и разработкой системы АООИГИС.
В связи с этим перед автором были поставлены следующие задачи:
- Провести анализ современного состояния автоматической интерпретации данных электрокаротажа и исследовать возможности разработки алгоритма интерпретации комплекса разнотипных зондов на основе достижений в решении обратных задач геофизики и прямых задач электрокаротажа,
- Разработать алгоритм интерпретации комплекса разнотипных зондов электрокаротажа, который позволял бы интерпретировать фактически любой комплекс и мог быть использован в производст-зенных организациях массового счета.
- Разработать эффективные вычислительные алгоритмы решения трямых задач для различных зондов, что позволило бы в процессе інтерпретации многократно производить моделирование измерений фактически любой серийно выпускаемой аппаратурой.
- Исследовать возможности оценки погрешности определения ГЭС при интерпретации и разработать алгоритм решения этой задачи,
- Исследовать возможности учета влияния радиальной и вертикальной неоднородности разреза на различные зонды электрокаротажа і разработать алгоритмы решения этой задачи,
-Разработать мобильное программное обеспечение для интерпретации комплекса разнотипных зондов, которое подключить в различные модификации систем АООИГИС, провести опробование на материалах различных комплексов зондов в различных геолого-технических условиях, обеспечить внедрение и использование в производственных организациях.
Решению этих задач и посвящена настоящая работа, выполненная автором в І975-Ї983г.г. в отделе обработки данных каротажа на ЭВМ Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института геофизических исследований геологоразведочных зкважин (ВНИИГИС).
Научная новизна работы заключается в следующем:
- Разработан новый способ интерпретации данных электрического каротажа, полученных любым комплексом зондов на основе ре-гуляризованного алгоритма оптимизации и разработанного ма тема ти -веского обеспечения решений прямых задач. Показано, что он может быть эффективно использован для интерпретации с учетом радиальной неоднородности зоны проникновения, установлено, что неучет радиальной неоднородности может привести к значительным погрешнос -тям в определении сопротивлений.
- установлено, что приведение решений прямых задач к линейной фильтрации позволяет значительно упростить расчет показаний различных зондов электрокаротажа. Разработан способ решения прямых задач для потенциал, градиент зондов, зондов индукционного, бокового каротажа, который обеспечивает достаточную точность и гребует на 2-3 порядка меньше времени счета, чем известные про-готипы.
- Предложен новый способ оценки погрешности определения параметров пластов по данным произвольного комплекса зондов элек-ррического каротажа, установлено, что совместное применение данных бокового каротажного зондирования, индукционного и бокового каротажа существенно уменьшает погрешности определения ц удельного сопротивления пластов в ряде геоэлектрических ситуаций. Дана эценка погрешности определения параметров пластов по данным различных комплексов зондов электрокаротажа. В настоящее время разработанное программное обеспечение пе- едано и находится в различных стадиях внедрения или использует-!Я в производственном режиме в ПРО "Укргеофизика", "Узбекгеофизи-са", "Енисейнефтегазгеология", "Ленанефтегазгеология", "Крымгео-гогия", "Оренбурггеология", "утмуртгеология", "Архангельскгеология", і "Главтюменьгеологии" и ряде других организаций.
Следует отметить, что на формирование интересов, взглядов івтора, выбор направления работ во многом повлияли проводимые )анее во ВШИГИС (Зверев Г.Н., Сидорчук А.И.) работы по аналогич-юй тематике.
Автор глубоко признателен научному руководителю, лауреату государственной премии СССР, д.т.н., профессору Молчанову А.А. за руководство, постоянное внимание и поддержку на всех этапах выполнения работы, д.т.н. Сохранову Н.Н. за обсуждение узловых зопросов в работе, ряд ценных советов и замечаний, которые по -злияли на выполнение работы, зав.отделом обработки данных карота-ка к,т.н. Сидорчуку А.И. год непосредственным руководством и при участии которого выполнена настоящая работа, к.т.н. Зунделевич С.М. за внимательное отношение, поддержку и помощь в различные периоды работы над диссертацией, к.т.н. Зефирову Н.Н., к.т.н. Іукину в.Т. за полезные советы в процессе исследований.
Настоящая работа выполнена при участии сотрудников отдела обработки данных каротажа ВНИИГИС, программную реализацию алгоритмов решения прямых задач индукционного и бокового каротажа автор проводил совместно с Потаповым А.П., решение некоторых вопросов учета влияния радиальной неоднородности рассматривалось совместно с Ахметовым Р.Т. - им автор выражает свою искреннюю благодарность.
На выполнение данной работы в значительной степени повлияло общение с сотрудниками ряда научно-исследовательских и производственных организаций чьи практические проблемы ставили перед автором новые задачи или требовали новых исследований, в первую очередь это: Диева Э.В., к.ф.-м.н., Арнополина Л.А., к.ф.-м.н., Зидельников В.И. (ВНИГИК), Колисниченко Г.В., Тищенко И.Н. (ПГО "укргеофизика"), к.г.-м.н. Бубнов А.В, (ПГО "Ленанефтегазгеоло-гия"), к.г.-м.н., Грудкин К.А. (ПГО "Узбекгеофизика").Зеваев В.И. "Главтюменьгеология") и ряд других товарищей.
Автором диссертационной работы защищаются следующие основные положения:
- Разработанный новый способ интерпретации данных электрического каротажа, полученных любым комплексом зондов, на основе алгоритма оптимизации и разработанного математического обеспечения решений прямых задач. В отличие от известных прототипов обладает большей универсальностью, позволяет интерпретировать практически произвольный комплекс зондов и обеспечивает более высокую точность определения УЭС. По итераций, времени счета, обеспечиваемой точности получаемых результатов алгоритм может быть использован для интерпретации скважинного материала.
Оптимизационный алгоритм может быть эффективно использован цля интерпретации с учетом радиальной неоднородности зоны проникновения. Неучет радиальной неоднородности может привести к су -цественным погрешностям в определении сопротивления пласта.
- Алгоритм решения прямых задач для потенциал, градиент зондов, зондов индукционного, бокового каротажа на основе приведения решения прямых задач к линейной фильтрации, использования рекуррентных формул, сведения задачи к интегрированию уравнения Рикатти требует на 2-3 порядка меньше времени, чем известные прототипы и обеспечивает достаточную точность.
- Предложенный способ оценки погрешности определения параметров пластов по данным произвольного комплекса зондов электрического каротажа может быть использован для оценки погрешности произвольного числа определяемых параметров как непосредственно при интерпретации, так и для анализа различных комплексов. Совместное применение данных бокового каротажного зондирования, индукционного и бокового каротажа существенно уменьшает погрешность определения удельного сопротивления пластов в ряде геоэлектри-ческих ситуаций.
- Разработанное программное обеспечение может эксплуатироваться на ЭВМ ЕС, БЭСМ-б, СМ, в автономном режиме и в различных модификациях системы АООЙГИС, как для оперативной интерпретации, так и при подсчете запасов нефти и газа.
