Технология структурной обработки и интерпретации данных геофизических исследований нефтегазовых скважин

Актуальность темы

Усложнение объектов разведки и рост объемов обработки промыслово-геофизической информации требуют создания высокоэффективных и технологичных интерпретирующих систем экспрессной массовой обработки данных ГИС.

Передовые технологии геологического и гидродинамического моделирования создали предпосылки к использованию данных ГИС на качественно новом уровне благодаря применению системного структурного анализа. Последний включает в себя факторный анализ, метод главных компонент, СВАН и вейвлет-преобразования, которые позволяют исследовать различные структуры исследуемых элементов (исходные данные, геологические разрезы, структурно-формационные зоны залежей) на единой методологической основе.

СВАН и вейвлет-преобразования позволяют более обоснованно интегрировать данные разведочной и промысловой геофизики на основе закономерностей, выявляемых при изучении структурно-формационных зон в меж-скважинном пространстве.

Цель работы. Разработка технологии структурной обработки и интерпретации данных ГИС.

Основные задачи исследований.

1. Анализ и обобщение приемов, методов и алгоритмов структурного анализа с целью развития технологии массовой и оперативной интерпретации данных ГИС.

2. Разработка технологии интерпретации данных ГИС как совокупности последовательно применяемых методов и алгоритмов структурного анализа, обеспечивающих подавление шумов («стабилизация» данных), выявление геологических закономерностей формирования разрезов (фаци-ально-формационный анализ), классификацию типов коллекторов, структуру емкостного пространства и других, используемых в последующих процедурах.

3. Разработка программного обеспечения, реализующего разработанную технологию как автономно, так и в существующих автоматизированных системах.

4. Апробация разработанной технологии и соответствующего программного обеспечения в различных геологических условиях.

Научная новизна.

1. Разработана технология структурной обработки и интерпретации данных ГИС для изучения геологического строения залежей углеводородов.

2. Разработан метод структурного сжатия информации при обработке данных геофизических исследований скважин.

3. Разработана методика и соответствующие алгоритмы классификации геологических объектов по данным ГИС.

4. Разработаны способ оценки коэффициентов отражения по данным ГИС и методика определения цикличности структурно-формационных объектов, слагающих разрез, с использованием СВАН по данным ГИС и сейсморазведки.

Защищаемые научные положения.

1. Технология структурной обработки и интерпретации данных ГИС позволяет выполнять сквозную обработку геофизической информации о различных структурных объектах: исходных первичных, пластовых, структурно-формационных зонах залежей углеводородов, т. е. на всех этапах обработки и интерпретации: а) сбора первичных данных, стандартизации и контроля качества комплекса ГИС, б) комплексной интерпретации, в частности выделения зон с вторичной пористостью и настройки интерпретационной модели, в) выделения структурно-формационных зон залежи, построения литофаци-альной модели и наполнения ее параметрами.

Данная технология может использоваться как автономно, так и применяться в существующих технологиях построения модели и мониторинга жизни залежи.

2. Метод структурного сжатия (МСС) выполняет сжатие исходной первичной информации, устранение ее дублирования и формирование рабочего набора данных из разнородных данных ГИС. МСС обеспечивает быстродействие обработки данных ГИС. МСС позволяет сформировать комплексные параметры, каковыми являются главные компоненты, отображающие главные основные характеристики структурных объектов.

3. Методика и соответствующие алгоритмы классификации геологических объектов обеспечивают устойчивость решения задачи при оптимальной размерности данных. Обоснована вычислительная процедура кластерного анализа, позволяющая выделять объекты без масштабирования данных ГИС. Программная реализация работает с любым объемом данных. Прием классификации с обучением может быть использован для разнородных комплексов данных.

4. Восполнение недостающей информации достигается за счет выявления общих свойств, присущих данным различных геофизических методов. В частности методика восполнения недостающей информации позволяет оценивать коэффициенты отражения сейсмических волн по данным ГИС, тем самым реализовать методику определения цикличности структурно-формационных объектов, слагающих разрез, с использованием СВАН по данным ГИС и сейсморазведки.

Практическая ценность.

1. Разработанная соискателем технология структурной обработки и интерпретации данных ГИС позволила повысить экспрессность, точность и достоверность определения подсчетных параметров, более эффективно изучать структурно-формационные зоны залежей углеводородов по картам, геологическим или гидродинамическим моделям, построенным с помощью комплексных структурных параметров.

2. Комплекс программ, реализующий разработанную соискателем технологию структурной обработки и интерпретации данных ГИС для изучения залежей углеводородов (классификации геологических объектов по данным ГИСстандартизации комплекса данных ГИСсжатия исходной первичной информации и др.) может быть применен в производственном режиме как автономно, так и в существующих системах автоматизированной обработки и интерпретации данных ГИС, например при построении геологической или гидродинамической моделей и мониторинге жизни залежи.

Апробация работы.

Основные положения диссертации докладывались на XV Губкинских чтениях (Москва, 1999), на конференциях: «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (Москва 1999, 2001), «Геофи-зика-99» (Санкт-Петербург, 1999), «Севергеотех-2000» (Ухта 2000), «Нефтегазовое образование и наука: итоги, состояние и перспективы» (Москва, 2000), «300 лет горно-геологической службе России» (Санкт-Петребург,.

2000), «Нефтегазоносность фундамента осадочных бассейнов» (Москва,.

2001), «Инновационные технологии в области поисков, разведки и детального изучения месторождений нефти и газа» (Москва, 2002).

Методические разработки технологии структурного анализа используются в учебном процессе в дисциплине «Компьютерные технологии в геофизике» для студентов-геофизиков РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина.

Разработанный с участием соискателя комплекс программ «ДОГГИ-2»: программы типизации разрезов, факторного и корреляционного анализа геолого-геофизических данных и программы совместной визуализации данных петрофизики, ГИС и сейсморазведки — внедрен в ПО «Арктикморнефтегаз-разведка».

Для решения поставленных задач в диссертационной работе использованы первичные материалы по ряду скважин одного из нефтяных месторождений шельфа южного Вьетнама, Ленингадского и Староминского газокон-денсатных месторождений, а также отдельных скважин месторождений Вол-го-Урала, шельфа Баренцева моря, Юрубчена, включающие в себя данные методов ГИС, результаты петрофизических исследований керна, петрографическое описание образцов и шлифов, результаты испытаний скважин, данные по эксплуатации.

Личный вклад автора состоит в анализе первичных материалов ГИС, анализе современного состояния и перспектив применения структурных методов обработки и интерпретации геофизических данных, разработке технологии, методов структурного сжатия, восстановления недостающей информации, алгоритмов и программ структурных методов обработки, а также в практической обработке на ЭВМ данных ГИС, перечисленных выше месторождений нефти и газа.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю профессору В. Н. Широкову. На разных этапах выполнения работы оказывалась помощь и высказывались объективные критические замечания профессорами В. В. Стрельченко, Д. А. Кожевниковым, Т. Ф. Дьяконовой и С. Б. Денисовым. Особо хочется отметить участие в становлении работы доцента М. Д. Шварцмана, а так же выразить глубокую признательность профессору Г. М. Золоевой за многолетнюю совместную работу и предоставленные материалы. Значительным было участие доцента Т. Ф. Соколовой, а также помощь всего коллектива кафедры ГИС.

Выводы.

На основе обзора научно-технической литературы соискателем были сформулированы следующие выводы:

1. Некоторые методы структурного анализа, такие как ФА и МГК, СВАН и вейвлет-преобразования, КА и нейронные сети в какой то степени дублируют возможности друг друга. Анализ преимуществ тех или других аналогов структурного анализа является наиболее сложной частью методической работы, которую необходимо было выполнить соискателю.

2. Методы структурного анализа позволяют достоверно судить о лито-логическом составе горных пород, характере их насыщения, работе отдельно взятой скважины, могут быть использованы для изучения структурно-формационных зон залежей углеводородов.

3. Анализ возможностей структурных методов обеспечивает получение качественно нового знания и, как следствие, повышение достоверности и уменьшение времени принятия решения.

4. В практике ГИС структурные методы не внедрены в процессы обработки производственных организаций, а обобщающие работы отсутствуют.

5. Назрела необходимость по обобщению методических приемов структурного анализа с соответствующей разработкой программного математического обеспечения всех этапов комплексной технологии применения структурных методов обработки и интерпретации.

Глава II. ТЕХНОЛОГИЯ СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА ДЛЯ ОБРАБОТКИ И ИНТЕРПРЕТАЦИИ ДАННЫХ ГИС МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА.

2.1 Метод структурного сжатия.

Построение и поддержание постоянно действующей модели месторождения выполняются традиционными приемами обработки и интерпретации геофизических данных [21- 30- 32- 33- 37- 38- 67], при этом решается типовой ряд задач и проблем, которые осуществляются на соответствующих этапах (табл. 4).