Введение к работе
Актуальность работы. В последние годы при разведке и добыче углеводородного сырья из месторождений со сложным строением коллектора все более широкое распространение получает бурение сложноискривленных и горизонтальных скважин. Однако при этом сильно возрастают требования к точности проводки таких скважшг Для контроля пространственного положения забоя при бурешш скважин применяют как системы требующие остановки бурения, например разлігтеого рода инклинометры, так и не требующие остановки бурения - телеметрііческие измерительные системы. Многими исследователями предлагается использовать наблюденные на поверхности сейсмические колебания, возбуждаемые работающим породоразрушающим инструментом - долотом, как для определения параметров околоскважшпюго пространства (аналог обращишого вертикального сейсмического профилирования), так и для контроля положения долота.
Цель работы. Диссертационная работа посвящена создантпо математической модели движущегося в геологической среде породоразрушающего инструмента как источника сейсмических колебаний, численному решению прямой задачи для такого источника, решению обратной задачи, то есть определению координат этого движущегося источника, а также составлешио численных алгоритмов и программ для использования в промышленных технологиях мошггоринга процесса бурения горизонтальных и сложноискривлешшх скважин.
Научная новизна работы заключается в оригинальном подходе к решению задачи определения координат движущегося источника колебаний на основе использования стационарных сейсморегистрирующих систем. Предлагается новый метод постановки обратных задач по построению эффективной однородно - антоотропной модели среды с использованием априорной информации о начальном положении источішка, а затем решения в рамках этой модели задачи по воссгановленіпо пространственных координат движущегося нсточшгка колебаний. При этом построение
эффективной модели среды производится независимо от способа моделирования наблюдаемых на поверхности сигналов от источника, тем самым постановка задачи с самого начала ориентируется на реальные входные данные. Разработаны численные алгоритмы и компьютерные программы модслировашія процесса формирования и распространения волнового поля от источника, непрерывно излучающего импульсы сложной квазисинусоидальной формы, высокоточного выделения поверхностных годографов на зарегистрированных на поверхности наблюдения сейсмоіраммах и построения эффективной модели среды, а также трассирования (мониторинга) пространственного положення источішка в процессе его движения в среде.
Практическая значимость разработанных численных алгоритмов и компьютерных программ заключается в том, что они могут быть использованы как составная часть комплекса по контролю за положением бурового инструмента в сложноискривленных и гортонтальных скважинах на основе площадных сейсморегистрирующих систем. Экономический эффект достигается за счет того, что для контроля пространственного положения забоя скважины не требуется вмешательства в процесс бурения скважины, сокращается количество спускоподъемных операций и, тем самым, ускоряется процесс бурения. Разработанные программы переданы для производственного опробования в "Красноярскгеолком" и в научно-технологическую компанию "Сибтеком".
На защиту выносятся следующие положения.
Разработаны числеінше алгоритмы и создан комплекс программ, позволяющий реализовывать замкнутый цикл математического моделировшшя для решешія задачи мошіторинга движущегося в геологической среде источника сейсмических колебаний с помощью стационарных площадных сейсморегистрирующих систем и включающий в себя следующие компоненты:
-
Моделирование сигнала, излучаемого источником.
-
Моделирование процесса формирования и распространения сейсмического волнового поля в геологической среде.
-
Программа выделения опорного пространственного годографа.
-
Решение обратной задачи по построению эффективной скоростной модели среды и обратной задачи мониторинга движущегося источника с помощью минимизации специально подобранных целевых функционалов с использованием априорной информации о начальном шложешш источника.
Апробация работы и публикации. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международной конференции "Прикладная математика, вычисления и применение" в г. Новосибирске 1995 г., на международном симпозиуме по обратным задачам в г. Marriott Tenaya Lodge Калифорния, США 1995 г., на международной конференции по обратным задачам распространения волн и дифракции, INR1A, Франция 1996 г., на всероссийской конференцій! 'Теологическое строение, нефтегазоносность и перспективы освоения нефтяных и газовых месторождегшй Нижнего Приангарья" в г. Красноярске 1996 г., на международной конферешцш "Обратные задачи в геофизике" в г. Новосибирске 1996 г., на семинаре "Математическое моделирование в мехагаїке" ИВМ в г. Красноярске 1998 г.
По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Личный вклад автора. Часть работ, связанных с постановкой задач и построением математических моделей источника, выполнена под руководством научного руководителя В.А. Позднякова. Автором самостоятельно выполнен анализ различных способов построения эффективной модели среды и восстановления координат источника, разработаны численные алгоритмы и компьютерные программы. Автор самостоятельно провел все расчеты и непосредственно участвовал в анализе результатов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложсіпія. Объем диссертации составляет 120 страниц машинописного текста, включая 31 рисунок, 2 таблицы, список литературы и приложеіше, содержащие акты внедрегаїя результатов работы.
