Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 4-
ГЛАВА I. РЕШЕНИЯ ПРЯМЫХ ЗАДАЧ БОКОВОГО КАРОТАЖА ДЛЯ
ТРЕХЭЛЕКТРОДНЫХ ЗОНДОВ С ОБЪЕМНЫМ ЭЛЕКТРОДАМИ -13
-
Краткий обзор существующих методов решения прямых задач бокового каротажа *А.
-
Однородная среда */..
-
Пласты бесконечной мощности 1А.
-
Пласты конечной мощности 2А.
1.5. Выводы .4.0..
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛЯ МНОГОЗЛЕКТРОЩЬІХ ЗОНДОВ
БОКОВОГО КАРОТАЖА И МОДЕЛИРОВАНИЕ РАШОГЛУБИНШХ
ЗОНДОВ ДЛЯ ПРИБОРОВ Э9 И 36 .4.3..
-
Особенности расчета поля многоэлектродных зондов бокового каротажа f*A.
-
Моделирование разноглубинных зондов бокового каротажа приборов 39, Э6 Ач.
2.3. Выводы ?Л.
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЯ ЗОНДОВ БОКОВОГО КАРОТАЖА,
СМЕЩЕННЫХ С ОСИ СКВАЖИНЫ А! .
-
Решение прямой задачи . .8Л .
-
Приближенный способ решения .8..
-
Результаты расчетов ...
-
Зонд бокового каротажа малого радиуса исследования с улучшенными характеристиками .. А3..
3.5. Выводы 9Я.
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
К ПРИБОРАМ СЕРРШ Э 1Л .
4.1. Интерпретация результатов трехэлектродного
зонда бокового каротажа прибора Э1 !?.*.
Стр.
-
Методика интерпретации диаграмм, зарегистрированных прибором Э9 109
-
Примеры интерпретации диаграмм, зарегистрированных приборами серии Э J27
-
Результаты опробования прибора Э9 по выделению и оценке характера насыщения коллекторов 137
4.5. Выводы КЗ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 145
ЛИТЕРАТУРА 14-8
Введение к работе
Решениями XX7I съезда КПСС предусмотрено обеспечить в 1985 году добычу нефти (с газовым конденсатом) в объеме 620-645 млн. тонн, а добычу газа довести до 600-640 млрд.куб.метров. Такой уровень добычи нефти и газа может быть достигнут в результате открытия новых нефтегазоносных территорий, а также освоения все больших глубин в известных нефтегазоносных районах. Скважинами на больших глубинах вскрываются породы, обладающие низкой пористостью,глубоким проникновением промывочной жидкости в пласт,сильно дифференцированные по сопротивлению. В условиях глубоких скважин применение традиционных методов электрометрии (комплексов градиент-потенциал-зондов различной длины) не эффективно.
С целью повышения эффективности геофизических исследований глубокозалегающих коллекторов в СССР и за рубежом начали активно разрабатываться методы электрокаротажа с применением разноглубинных фокусированных зондов бокового и индукционного каротажа и различных комплексов на их основе. Так в СКТБ промысловой геофизики к 1973 году были разработаны комплексные приборы Э1, Э4, Э7 (зонд трехэлектродного бокового каротажа и зонды БКЗ) и начата разработка комплексных приборов: ЭЗМ (зонд индукционного каротажа и потенциал-зонд), Э9 (три фокусированных зонда бокового каротажа разного радиуса исследования) и Э6 (два зонда индукционного каротажа и зонд бокового каротажа малого радиуса исследования). В Министерстве геологии к настоящему времени разработаны комплексные приборы: АБКТ (зонд трехэлектродного бокового каротажа и зонды БКЗ), БКС-2 (два разноглубинных зонда бокового каротажа) ,БИК-2 (два разноглубинных зонда бокового каротажа и два разноглубинных зонда индукционного каротажа) и др. Разработка новых приборов потребовала теоретического обоснования параметров зондов и создания методического обеспечения к ним.
Основной целью измерения различными комплексами зондов электрического.бокового и индукционного каротажа является определение геоэлектрических параметров пород,пройденных скважиной, Решение этой задачи обычно сводится к сравнению показаний'ізондов в скважине с пале точным материалом,расчиганным для различных моделей геоэлекгричеокого разреза среды. Поэтому в основе изучения разреза,пройденного скважиной,лежит решение прямых задач теории каротажа,исследование зависимостей показаний зондов от распределения электрических и электромагнитных параметров среды. Так как точность решения прямых задач теории каротажа является одним из факторов,определяющих надежность получаемых истинных геофизических параметров,а следовательно,и геологическую эффективность геофизических исследований скважин,то разработка более точных способов и алгоритмов решения прямых задач является крайне необходимой.
Электроды зондов бокового каротажа обычно представляют собой объемные тела. Теория расчетов поля таких зондов из-за их сложности разработана менее полно,чем для зондов обычного электрического каротажа,электроды которых могут быть приняты точечными. Эллипсоидальный и сфероидальный способы расчета кажущихся сопротивлений предложенные для грехэлектродных зондов бокового каротажа,имеют большие ограничения и являются неточными. Использование электроинтегратора для моделирования задач бокового каротажа позволяет получить кривые кажущегося сопротивления в средах с любым характером изменения сопротивления в радиальном и осевом направлениях при условии аксиальной симметрии задачи. Однако, при больших отношениях сопротивлений пласта и промывочной жидкости ( р /о >1000) данные электроинтегратора существенно искажаются,в то время как метод бокового каротажа наиболее эффективен при исследовании именно таких пород.
Целью настоящей работы является разработка способов и алгоритмов решения прямых задач теории бокового каротажа для зондов с объемными электродами.математическое обеспечение обоснования выбора параметров зондов,разработка методического обеспечения к приборам серии Э и на основе этого повышение геологической эффективности геофизических исследований скважин.
В работе решались следующие основные задачи:
1. Разработка способов решения прямых задач теории бокового каротажа для зондов с объемными электродами в средах различного удельного сопротивления для случаев: а) пласты бесконечной мощности и зонд расположен на оси скважины; б)пласты конечной мощности,пересеченные скважинной,зонд находится на оси скважины; в) пласты бесконечной мощности при эксцентричном положении зонда в скважине.
Исследование различных способов учета влияния изоляционных промежутков между электродами на показания многоэлектродных зондов бокового каротажа.
Исследования поля различных вариантов зондов бокового каротажа с объемными электродами для создаваемой в СКТБ ПГ аппаратуры электрического каротажа серии Э.
Разработка и внедрение методического обеспечения к приборам серии Э.
Прямые задачи для зондов бокового каротажа с объемными электродами автором решились методом интегральных уравнений с применением ЭВМ. При этом использовались строгие решения прямых задач для точечных и кольцевых источников тока,приведенные в работах / 2-9/.
Достоверность результатов моделирования.полученных автором, обеспечена решением каждой задачи различными способами,сопоставлением результатов с данными других исследователей и скважинными измерениями.
Научная новизна
Методом интегральных уравнений,обеспечивающим более высокую точность результатов по сравнению с сегочнм моделированием,решена прямая задача бокового каротажа для зондов с объемными электродами в среде с цилиндрическими границами раздела.
Методом поверхностных зарядов решена прямая задача бокового каротажа для зондов с объемными электродами в случае пласта конечной мощности с зоной проникновения,пересеченного скважиной. Разработаны два способа решения,обеспечивающие большую точность результатов по сравнению с методами,основэнными на дискретизации пространства.
Получено строгое решение прямой задачи бокового каротажа для зондов с объемными электродами,смещенных с оси скважины. Разработан приближенный способ расчета.который позволил значительно сократить время счета на ЭВМ,обеспечивая при этом необходимую точность получаемых результатов в большом диапазоне изменения сопротивления пласта и диаметра скважины.
Уточнен палеточный материал для трехэлектродного зонда бокового каротажа приборов Э1,Э4,Э7, АБКТ при отношениях р /р > 1000, р/р (илир /о )> 10,полученный ранее на электроинтеграторе. Оценено влияние скважины на показания зондов бокового каротажа малого радиуса исследования приборов Э6,Э9 ,БИК-2, смещенных с оси скважины. Установлены теоритические зависимости показаний зондов бокового каротажа приборов серии Э от параметров оредн (Р„, рж , a/d Я Р.м >
5. Проведены исследования различных математических моделей многоэлектродных зондов бокового каротажа в зависимости от спо- соба учета изоляционных промежутков между электродами. Практическая ценность работы заключается в следующем:
Составлены программы,реализующие алгоритмы решения прямых задач,обеспечивающие проведение расчетов поля зондов бокового каротажа с объемными электродами любой геометрии для различных электрических и геометрических параметров среды.
Осуществлено математическое моделирование различных вариантов зондов бокового каротажа, результаты которого использованы при создании в СКТБ ПГ аппаратуры Э9 и Эб и обоснования технического решения зонда малого радиуса исследования (КБК),на показания которого скважина оказывает незначительное влияние в большом диапазоне изменения сопротивления пласта и диаметра скважины.
Разработано методическое обеспечение к приборам серии Э.
Использование полученного авторш палеточного материала позволяет повысить точность результатов интерпретации данных, получаемых приборами,разработанными ранее,а также улучшить информативность о разрезе скважины за счет применения новых комплексных приборов. Все это способствует увеличению геологической эффективности геофизических исследований скважин.
Приборы серии Э выпускаются серийно опытным производством СКТБ промысловой геофизики. Для первичной обработки геофизических данных, полученных приборами серии Э, на основе проведенных исследований и выполненных расчетов составлены "Методические указания по интерпретации к приборам серии Э" (РД 39-4-265-79), которые с января 1980 г. введены в действие по предприятиям Министерства нефтяной промышленности. Методические указания переданы во все геофизические организации МНП,а также в ряд геофизичесісих организаций Министерства геологии и Министерства газовой промышленности.
Основные результаты работ докладывались: на тематической сессии теоретически и вычислительной геофизики Научного Совета
АН СССР по геофизическим методам разведки (гор.Москва,1980); на втором научном семинаре стран - членов СЭВ по нефтяной геофизике /10/; в школе по обмену передовым опытом предприятий и организаций в области техники и методики геофизических и прямых методов бурящихся скважин, а также обработки и интерпретации получаемых результатов по теме: "Техника и методика геофизических исследований глубоких скважин" (г.Грозный,1982г.).
В основу диссертационной работы положены результаты теоретических расчетов на ЭВМ кажущихся сопротивлений,материалы скважин-ных исследований,результаты их интерпретации по скважинам ЧИАССР, Даг.АССР,Ставропольского края,данные испытания скважин.
Диссертация состоит из четырех глав и заключения.
В первой главе дан краткий анализ существующих методов решений прямых задач теории бокового каротажа для зондов с объемными электродами. Описываются способы решения прямых задач бокового каротажа для пластов бесконечной и конечной мощности,пересеченных скважиной,при расположении зонда на оси скважины,на примере трех-электродного зонда.
Во второй главе рассматриваются особенности решения прямых задач бокового каротажа для многоэлектродных зондов. Приведены результаты расчетов кажущихся сопротивлений различными методами в зависимости от способа учета изоляционных промежутков между электродами. Представлены результаты математического моделирования различных вариантов зондов бокового каротажа прибора Э9 по данным математического моделирования. Приведены характеристики окончательных вариантов зондов бокового каротажа приборов Э9 и Э6.
В третьей главе рассматриваются способы решения прямой задачи бокового каротажа для зондов с объемными электродами,смещенных с оси скважины.Представлены результаты расчетов для зондов бокового каротажа приборов Э9,Э6,БИК-2 при различных отклонениях от стенки скважины. Приведены характеристики зонда КБК, в котором часть тока,стекающего с экранных электродов,используется для коррекции тока центрального электрода за влияние скважины.
В четвертой главе рассматривается методика интерпретации диаграмм, зарегистрированных приборами Э1 и Э9. Дана оценка точности количественной интерпретации данных,полученных этими приборами, на основе анализа результатов теоретических расчетов. Приведены примеры интерпретации диаграмм,зарегистрированных приборами серии Э и результаты использования прибора Э9 для выделения и оценки характера насыщения коллекторов на месторождениях ЧИАССР.
В заключении изложены основные результаты выполненных исследований, которые сводятся к следующему:
1. Решены прямые задачи теории бокового каротажа с объемными электродами для случаев: а) зонд на оси скважины, пласты бесконечной мощности; б) зонд на оси скважины, пласты конечной мощности; в) зонд смещен с оси скважины, пласты бесконечной мощности.
Исследованы различные способы учета влияния изоляционных промежутков между электродами на показания многоэлектродных зондов бокового каротажа.
Уточнен палеточный материал для трехэлектродного зонда бокового каротажа,полученный ранее на электроинтеграторе.
Исследованы радиальные и вертикальные характеристики различных вариантов зондов бокового каротажа для приборов Э9 и Э6. Результаты математического моделирования использовались для создания серийной аппаратуры Э9 и Э6.
5. Исследовано поле зондов бокового каротажа приборов Э1, Э7, Э9,Э6,ШК-2 при смещении их с оси скважины. По результатам математического моделирования найдено техническое решение конструкции зонда бокового каротажа малого радиуса исследования (КБК) на показания которого скважина оказывает значительно меньшее влия- ниє, чем зонд бокового каротажа серийного прибора Э6.
6. Разработаны "Методические указания по интерпретации к приборам серии Эи . Использование методического обеспечения приборов серии Э позволяет повысить геологическую эффективность геофизических исследований скважин за счет повышения точности интерпретации исходных данных, получаемых приборами Э1, Э4, Э7 и более высокой информативности результатов исследований скважин новыми комплексными приборами.
Основные положения, защищаемые в диссертационной работе:
Способы решения прямой задачи бокового каротажа в средах с цилиндрическими границами раздела при осевом и эксцентричном положении зондов с объемными электродами в скважине,обеспечивающие получение точных теоретических зависимостей,необходимых для исправления показаний зондов за влияние скважины и зоны проникновения.
Основанные на методике поверхностных зарядов способы решения прямой задачи бокового каротажа для зондов с объемными электродами для сред с цилиндрическими и плоскими границами (пласт конечной мощности со скважиной и зоной проникновения),в которых используются аналитические решения уравнения Лапласа для точечных и кольцевых источников тока в средах с цилиндрической поверхностью раздела.Эти способы дают более точные результаты по сравнению с методами,основанными на дискретизации пространства.
Теоретические зависимости показаний зондов бокового каротажа приборов Э1,Э4,Э7,АБКТ,Э9,Э6,ШК-2 от параметров среды.
Предложенные математические модели многоэлектродных зондов бокового каротажа с объемными электродами. диссертационная работа выполнена автором в течение 1973-1982 годов в Специальном конструкторско-технологическом бюро промысловой геофизики (ранее КШНИИ НПГ).
Программирование задач,расчеты на ЭВМ под руководством и при непосредственном участии автора выполняли сотрудники СКТБ ПГ: Алиев А.Г.-М., Хайкина Л.П.,0йфа Р.В.,Шеетакова Л.Л. и др.
Теоритическая обработка результатов моделирования проводилась совместно с исследователями новых типов геофизической аппаратуры: Кулигиным А.А.,Колесниковым В.Н.,Кочетковым В.К., Проскуриным В.Н. Научное руководство работами осуществлялось Барминским А.Г. Автор благодарит всех товарищей,оказавших содействие в выполнении диссертационной работы.
Похожие диссертации на Решение прямых задач бокового каротажа для зондов с объемными электродами для аппаратуры серии Э
