Электрические и электромагнитные каротажные зондирования в реалистичных моделях нефтегазовых коллекторов: численное моделирование и интерпретация

Электрические и электромагнитные каротажные зондирования в реалистичных моделях нефтегазовых коллекторов: численное моделирование и интерпретация

Статтю присвячено проблемам чисельної інтерпретації даних електричних і електро-магнітних каротажних зондувань. Розглянуто питання впливу діелектричної проникності, анізотропії електропровідності, ексцентриситету зондів на достовірність визначення радіального розподілу питомого електричного опору. П...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2012
Автори: Эпов, М.И., Сухорукова, К.В.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України 2012
Назва видання:Геофизический журнал
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97828
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Электрические и электромагнитные каротажные зондирования в реалистичных моделях нефтегазовых коллекторов: численное моделирование и интерпретация / М.И. Эпов, К.В. Сухорукова // Геофизический журнал. — 2012. — Т. 34, № 4. — С. 5-15. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-97828
record_format dspace
spelling irk-123456789-978282016-04-05T03:01:10Z Электрические и электромагнитные каротажные зондирования в реалистичных моделях нефтегазовых коллекторов: численное моделирование и интерпретация Эпов, М.И. Сухорукова, К.В. Статтю присвячено проблемам чисельної інтерпретації даних електричних і електро-магнітних каротажних зондувань. Розглянуто питання впливу діелектричної проникності, анізотропії електропровідності, ексцентриситету зондів на достовірність визначення радіального розподілу питомого електричного опору. Показано, що застосування дво- і тривимірного чисельного моделювання підвищує вірогідність відновлюваних просторових розподілів питомого електричного опору за практичними даними, які виміряно на інтервалах складнопобудованих колекторів як у вертикальних, так і похилих свердловинах. Коректне врахування впливу геометричних особливостей свердловини та ексцентриситету зонда ВЭМКЗ за високої електропровідності бурового розчину полегшує візуальну інтерпретацію діаграм і підвищує точність оцінки параметрів зони проникнення за чисельної інверсії даних. The paper is devoted to the problems of numerical interpretation of the data of electric and electromagnetic logging soundings. Problems of influence of dielectric permeability, anisotropy of electroconductivity, probes eccentricity on reliability of determination of resistivity radial distribution have been considered. It has been shown that application of two-dimensional and threedimensional modeling increases reliability of recoverable spatial distributions of resistivity by practical data measured within the intervals of collectors with complex form both in vertical and inclined holes. Correct accounting of the influence of geometric special features of the borehole and eccentricity of a probe ВЭМКЗ in case of high electroconductivity of drilling mud facilitates visual interpretation of diagrams and increases the accuracy of estimation of parameters of permeability zone with numerical inversion of data. Статья посвящена проблемам численной интерпретации данных электрических и электромагнитных каротажных зондирований. Рассмотрены вопросы влияния диэлектрической проницаемости, анизотропии электропроводности, эксцентриситета зондов на достоверность определения радиального распределения удельного электрического сопротивления при численной инверсии сигналов высокочастотного электромагнитного каротажного зондирования и бокового каротажного зондирования. Показано, что по данным указанных методов можно детально восстановить радиальное распределение удельного электрического сопротивления и дать оценки таких дополнительных электрофизических параметров, как относительная диэлектрическая проницаемость и анизотропия электропроводности. Применение двумерного и трехмерного численного моделирования повышает достоверность восстанавливаемых пространственных распределений удельного электрического сопротивления по практическим данным, измеренным на интервалах сложнопостроенных коллекторов как в вертикальных, так и в наклонных скважинах. Корректный учет влияния геометрических особенностей скважины и эксцентриситета зонда ВЭМКЗ при высокой электропроводности бурового раствора облегчает визуальную интерпретацию диаграмм и повышает точность оценки параметров зоны проникновения при численной инверсии данных. 2012 Article Электрические и электромагнитные каротажные зондирования в реалистичных моделях нефтегазовых коллекторов: численное моделирование и интерпретация / М.И. Эпов, К.В. Сухорукова // Геофизический журнал. — 2012. — Т. 34, № 4. — С. 5-15. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 0203-3100 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97828 550.832 ru Геофизический журнал Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description Статтю присвячено проблемам чисельної інтерпретації даних електричних і електро-магнітних каротажних зондувань. Розглянуто питання впливу діелектричної проникності, анізотропії електропровідності, ексцентриситету зондів на достовірність визначення радіального розподілу питомого електричного опору. Показано, що застосування дво- і тривимірного чисельного моделювання підвищує вірогідність відновлюваних просторових розподілів питомого електричного опору за практичними даними, які виміряно на інтервалах складнопобудованих колекторів як у вертикальних, так і похилих свердловинах. Коректне врахування впливу геометричних особливостей свердловини та ексцентриситету зонда ВЭМКЗ за високої електропровідності бурового розчину полегшує візуальну інтерпретацію діаграм і підвищує точність оцінки параметрів зони проникнення за чисельної інверсії даних.
format Article
author Эпов, М.И.
Сухорукова, К.В.
spellingShingle Эпов, М.И.
Сухорукова, К.В.
Электрические и электромагнитные каротажные зондирования в реалистичных моделях нефтегазовых коллекторов: численное моделирование и интерпретация
Геофизический журнал
author_facet Эпов, М.И.
Сухорукова, К.В.
author_sort Эпов, М.И.
title Электрические и электромагнитные каротажные зондирования в реалистичных моделях нефтегазовых коллекторов: численное моделирование и интерпретация
title_short Электрические и электромагнитные каротажные зондирования в реалистичных моделях нефтегазовых коллекторов: численное моделирование и интерпретация
title_full Электрические и электромагнитные каротажные зондирования в реалистичных моделях нефтегазовых коллекторов: численное моделирование и интерпретация
title_fullStr Электрические и электромагнитные каротажные зондирования в реалистичных моделях нефтегазовых коллекторов: численное моделирование и интерпретация
title_full_unstemmed Электрические и электромагнитные каротажные зондирования в реалистичных моделях нефтегазовых коллекторов: численное моделирование и интерпретация
title_sort электрические и электромагнитные каротажные зондирования в реалистичных моделях нефтегазовых коллекторов: численное моделирование и интерпретация
publisher Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
publishDate 2012
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97828
citation_txt Электрические и электромагнитные каротажные зондирования в реалистичных моделях нефтегазовых коллекторов: численное моделирование и интерпретация / М.И. Эпов, К.В. Сухорукова // Геофизический журнал. — 2012. — Т. 34, № 4. — С. 5-15. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.
series Геофизический журнал
work_keys_str_mv AT épovmi élektričeskieiélektromagnitnyekarotažnyezondirovaniâvrealističnyhmodelâhneftegazovyhkollektorovčislennoemodelirovanieiinterpretaciâ
AT suhorukovakv élektričeskieiélektromagnitnyekarotažnyezondirovaniâvrealističnyhmodelâhneftegazovyhkollektorovčislennoemodelirovanieiinterpretaciâ
first_indexed 2025-07-07T05:36:47Z
last_indexed 2025-07-07T05:36:47Z
_version_ 1836965280992985088
fulltext ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КАРОТАЖНЫЕ ЗОНДИРОВАНИЯ ... Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 5 Введение. Методы электрометрии в нефте- газовых скважинах используются для оценки удельного электрического сопротивления коллекторов, зависящего от их флюидонасы- щения. В последние десятилетия в централь- ных районах Западно-Сибирской нефтега- зоносной провинции вскрываются глубоко залегающие юрские коллекторы небольшой мощности. Уплотнение и преобразование пород коллекторов с увеличением глубины сопровождаются их глинизацией и пирити- зацией, а также сменой типа пористости с межзерновой на трещинную. Широко при- меняются технологии вскрытия наклонно- направленными и горизонтальными стволами. Компонентный состав применяемых буровых растворов ставит ограничения на примене- ние отдельных методов электрокаротажа, что УДК 550.832 Электрические и электромагнитные каротажные зондирования в реалистичных моделях нефтегазовых коллекторов: численное моделирование и интерпретация © М. И. Эпов, К. В. Сухорукова, 2012 Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, Новосибирск, Россия Поступила 7 мая 2012 г. Представлено членом редколлегии В. И. Старостенко Статтю присвячено проблемам чисельної інтерпретації даних електричних і електро- магнітних каротажних зондувань. Розглянуто питання впливу діелектричної проникності, анізотропії електропровідності, ексцентриситету зондів на достовірність визначення раді- ального розподілу питомого електричного опору. Показано, що застосування дво- і триви- мірного чисельного моделювання підвищує вірогідність відновлюваних просторових роз- поділів питомого електричного опору за практичними даними, які виміряно на інтервалах складнопобудованих колекторів як у вертикальних, так і похилих свердловинах. Коректне врахування впливу геометричних особливостей свердловини та ексцентриситету зонда ВЭМКЗ за високої електропровідності бурового розчину полегшує візуальну інтерпретацію діаграм і підвищує точність оцінки параметрів зони проникнення за чисельної інверсії да- них. The paper is devoted to the problems of numerical interpretation of the data of electric and electromagnetic logging soundings. Problems of influence of dielectric permeability, anisotropy of electroconductivity, probes eccentricity on reliability of determination of resistivity radial dis- tribution have been considered. It has been shown that application of two-dimensional and three- dimensional modeling increases reliability of recoverable spatial distributions of resistivity by practical data measured within the intervals of collectors with complex form both in vertical and inclined holes. Correct accounting of the influence of geometric special features of the borehole and eccentricity of a probe ВЭМКЗ in case of high electroconductivity of drilling mud facilitates visual interpretation of diagrams and increases the accuracy of estimation of parameters of perme- ability zone with numerical inversion of data. приводит к невозможности их комплекси- рования. Все большие объемы исследований проводятся в тонкослоистых коллекторах, вскрытых наклонно направленным бурени- ем. В этих условиях понижается эффектив- ность традиционных методик интерпретации, предназначенных для исследования мощных однородных терригенных коллекторов. Ста- новится необходимым разрабатывать новые приемы и методики численной интерпрета- ции данных электрокаротажа и создавать но- вые алгоритмы и программы расчета и инвер- сии сигналов. Для вертикальных скважин к настояще- му времени разработаны новые методики оценки фильтрационно-емкостных парамет- ров коллектора по распределению удельного электрического сопротивления (УЭС) в зоне М. И. ЭПОВ, К. В. СУХОРУКОВА 6 Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 проникновения, обусловленному фильтраци- ей бурового раствора [Кашеваров и др., 2003]. Радиальный профиль УЭС в зоне проникно- вения определяется путем инверсии сигналов высокочастотного электромагнитного каро- тажного зондирования (ВЭМКЗ, ВИКИЗ) и бо- кового каротажного зондирования (БКЗ). При раздельной инверсии сигналов этих методов могут получаться не только эквивалентные, но иногда и противоречащие друг другу гео- электрические модели. При совместной ин- версии области эквивалентности параметров обычно удается существенно уменьшить. Ког- да между измерениями БКЗ и ВЭМКЗ прохо- дит значительное время, зона проникновения может существенно измениться. Совместная инверсия одновременно измеренных данных БКЗ и ВЭМКЗ снимает эту проблему и позво- ляет получить согласованный профиль УЭС. Использование набора методов устраняет не- однозначность интерпретации в областях с высоким электрическим контрастом. Такие измерения реализованы, например, в аппара- турном комплексе СКЛ (разработка ИНГГ СО РАН и НПП ГА «Луч» [Эпов и др., 2010]), для численной же инверсии данных комплекса на базе цилиндрически-слоистой геоэлектриче- ской модели в ИНГГ разработана автоматизи- рованная система EMF Pro. Радиальный профиль УЭС по одномерной цилиндрически-слоистой модели среды (из- мененная зона и пласт) надежно определяется в однородных по глубине пластах достаточной мощности [Технология..., 2000]. В пластах с мощностью около или меньше длины самого длинного вовлеченного в интерпретацию зон- да требуется применение аппарата двумер- ного численного моделирования и инверсии. Для этого в Институте созданы программы расчета сигналов БКЗ и ВЭМКЗ, реализую- щие численно-аналитический [Эпов, Ники- тенко, 1993; Эпов, Глинских, 2005; Эпов и др., 2006], конечно-разностный подход [Эпов, Мартаков, 1999; Дашевский и др., 2002; Су- родина, 2012] и векторный метод конечных элементов [Эпов и др., 2007; Нечаев и др., 2008]. На основе быстрого алгоритма с учетом приближенно-аналитического подхода разра- ботана программа численной инверсии сигна- лов ВЭМКЗ. С использованием других алго- ритмов проводится численный анализ слож- ных геоэлектрических ситуаций и влияния разных осложняющих инверсию факторов, а также успешно подбираются модели многих интервалов коллекторов. Практические материалы, использован- ные в статье, измерены в нефтегазовых сква- жинах Западной Сибири и предоставлены трестом «Сургутнефтегеофизика», в том чис- ле сигналы аппаратурного комплекса СКЛ. Особенности радиального профиля УЭС при вскрытии на буровых растворах разного состава по данным ВЭМКЗ и БКЗ. Традици- онно при численной интерпретации данных электрокаротажного зондирования приме- няется резистивная модель геологической среды — пространственное распределение удельного электрического сопротивления, формирующееся при вскрытии пластов в результате фильтрации пресного глинисто- го бурового раствора и затем изменяющееся со временем [Кашеваров и др., 2003]. Обыч- но при вертикальном бурении на глинистом растворе мощного однородного изотропного песчаного пласта, насыщенного нефтью, во- дой или их смесью, результат восстановления распределения УЭС по комплексу качествен- но измеренных сигналов ВЭМКЗ и БКЗ впол- не соответствует основным представлениям о процессе фильтрации. В радиальном на- правлении при наличии в пласте свободной нефти и свободной пластовой воды обычно выделяется зона проникновения повышаю- щего сопротивления, насыщение в которой слагается из остаточной нефти, фильтрата бурового раствора и остаточной пластовой воды. Далее формируется зона пониженного УЭС — окаймляющая, в которой скапливает- ся оттесненная фильтратом пластовая вода, затем следует неизмененная часть пласта [Пирсон, 1966]; зона не формируется, если в пласте нет свободной воды или свободной нефти. Окаймляющая зона как относительно проводящий объект лучше всего определяет- ся по сигналам ВЭМКЗ, а сигналы БКЗ чув- ствительны к повышающей зоне, поэтому в результате инверсии комплекса сигналов по- вышается достоверность определения УЭС и толщин этих зон. При наличии в пласте толь- ко свободной нефти по кривым зондирова- ния восстанавливается зона проникновения пониженного относительно высокоомного пласта УЭС, при наличии только пластовой воды — зона проникновения повышенного сопротивления. При восстановлении по ком- плексу ВЭМКЗ+БКЗ зона проникновения ча- сто получается не однородной, а включающей тонкую прискважинную высокоомную зону, которую приходится вводить для того, чтобы подобрать сигналы коротких зондов БКЗ. Эта ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КАРОТАЖНЫЕ ЗОНДИРОВАНИЯ ... Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 7 зона может быть объяснена особенностями процесса фильтрации, а частично — влияни- ем анизотропии. Кривые зондирования ВЭМКЗ и БКЗ и модели радиального распределения УЭС, по- добранные по ним, показаны на рис. 1. Из- мерения проведены одновременно аппарату- рой СКЛ. Практические измерения показаны точками, погрешности измерения сигналов — вертикальными отрезками, сигналы, рассчи- танные в подобранной модели, —пунктирной линией. Подобранные модели изображены в виде зависимости УЭС зоны от ее радиу- са, значения параметров также приведены в подрисуночной подписи. Левая часть рисунка иллюстрирует типичную картину для водо- насыщенного песчаника (повышающая зона проникновения с высокоомной прискважин- ной частью), правая — для нефтеводонасы- щенного (зона проникновения и окаймляю- щая зона). Намного меньше известно про формиро- вание измененной зоны при вскрытии кол- лекторов на биополимерном солевом раство- ре и растворе на нефтяной основе. Раствор с высокой электропроводностью снижает чув- ствительность метода БКЗ, в растворе с низ- кой электропроводностью применение этого метода практически невозможно. Отсутствие возможности комплексирования заставляет строить геоэлектрическую модель только по сигналам ВЭМКЗ, для которых характерна широкая эквивалентность параметров зоны проникновения. Тем не менее, при повтор- ных каротажах в скважинах с высокомине- рализованным раствором фиксируются из- менения сигналов во времени, соответствую- щие развитию зоны пониженного УЭС. То же наблюдается и в скважинах, пробуренных на растворе на нефтяной основе (РНО) — по данным ВЭМКЗ строится резистивная модель с зоной пониженного УЭС, толщина которой достигает десятков сантиметров. Типичные кривые зондирований и модели УЭС для этих случаев приведены на рис. 2. Слева — данные аппаратуры СКЛ на интер- вале песчаников, измеренные в тонкой сква- жине с проводящим раствором, по которым восстанавливается неглубокая понижающая зона проникновения. Справа — по данным ВИКИЗ на интервале карбонатов в скважине с высокоомным раствором на нефтяной осно- ве восстанавливается понижающая зона про- никновения толщиной около 0,5 м. Рис. 1. Сигналы ВЭМКЗ и БКЗ (СКЛ-А) в зависимости от длины зонда в глинистом растворе. Параметры скважины: радиус 0,108 м, УЭС раствора 2 (а) и 1,3 Ом·м (б). Параметры моделей: а — первая зона проникновения — толщина 0,06 м, УЭС 13 Ом·м, вторая зона проникновения — толщина 0,27 м, УЭС 3,6 Ом·м, пласт УЭС 1,4 Ом·м; б — первая зона проникновения — толщина 0,1 м, УЭС 32 Ом·м, вторая зона проникновения — толщина 0,25 м, УЭС 7,5 Ом·м, окайм- ляющая зона — толщина 0,17 м УЭС 3,3 Ом·м, пласт УЭС 6 Ом·м. М. И. ЭПОВ, К. В. СУХОРУКОВА 8 Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 Электрофизические параметры геоэлек- трической модели. За десятилетия численной интерпретации данных электрокаротажа во многих случаях замечено несовпадение оце- нок ρ пласта по сигналам электромагнитного зондирования и зондирования на постоянном токе. Сравнение измеренных разными мето- дами сигналов прежде всего проводится для оценки кондиционности на интервалах ре- перных пластов — в мощных однородных гли- нистых отложениях. Сигналы зондов ВЭМКЗ, работающих на частотах от 0,875 до 14 МГц, в таких пластах обычно соответствуют модели с понижающей зоной проникновения, а сиг- налы БКЗ — модели без зоны проникновения или с узкой прискважинной повышающей зо- ной. Это кажущееся противоречие снимается расширением комплекса параметров геоэлек- трической модели — введение диэлектри- ческой проницаемости пород позволяет от- казаться от зоны проникновения при интер- претации данных ВЭМКЗ. На рис. 3, а пред- ставлен результат подбора резистивной моде- ли и модели с параметрами (ρ, ) по данным ВЭМКЗ и БКЗ в глинистом пласте, вскрытом на пресном глинистом растворе (рис. 3, б). Поскольку при данном типе параметриза- ции на счет влияния диэлектрической про- ницаемости относятся все отклонения изме- ренных сигналов ВЭМКЗ от рассчитанных в резистивной модели, в результате опреде- ляется некоторое эффективное значение , в котором отражены все процессы поляри- зации в гетерогенной среде. Поэтому при таком подходе оценка часто оказывается выше, чем значения для составляющих поро- ду компонентов по отдельности. Разные ис- следователи приводят оценки в несколько сотен и тысяч единиц, полученные как при исследовании образцов (песчаник, суглинки, глины [Талалов, Даев, 1996]), так и при интер- претации данных каротажа во время буре- ния (частоты 0,4 и 2 МГц, пиритизированные глинистые сланцы [Аnderson et al., 2007]), а также отмечают частотную дисперсию . По данным ВЭМКЗ также выявляется частотная дисперсия диэлектрической проницаемости в некоторых глинистых пластах, когда сигнал, измеренный на каждой рабочей частоте, со- ответствует своему значению . Оценки и их зависимость от частоты, полученные на не- скольких глинистых пластах, соответствуют значениям, полученным на глинистых образ- цах [Талалов, Даев, 1996]. Основой методики оценки эффективной относительной диэлектрической проницае- мости является возможность определения резистивной модели по данным БКЗ. Затем Рис. 2. Сигналы ВЭМКЗ и БКЗ (СКЛ-А) в биополимерном растворе и ВИКИЗ в РНО. Параметры скважины: радиус 0,062 м, УЭС раствора 0,03 Ом·м (а) и 0,108 м и 500 Ом·м (б). Параметры моделей: а — зона проникновения — толщина 0,18 м, УЭС 0,7 Ом·м, пласт УЭС 12,7 Ом·м; б — зона проникновения — толщина 0,5 м, УЭС 64 Ом·м, пласт УЭС 425 Ом·м. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КАРОТАЖНЫЕ ЗОНДИРОВАНИЯ ... Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 9 для полученных значений ρ подбираются та- кие значения , чтобы рассчитанные сигналы ВЭМКЗ совпали с измеренными. Пример та- кого подбора приведен на рис. 3 (а — подбор резистивной модели в пласте глин по сигна- лам БКЗ, б — подбор эффективного значе- ния по сигналам ВЭМКЗ). Измерения одно- временные, скважина пробурена на пресном глинистом растворе. Подобраны значения ρ= =3,4 Ом·м, = 133 ед. Зависимость сигналов ВЭМКЗ от диэлек- трической проницаемости среды была под- тверждена экспериментально при измере- ниях в пресной воде Телецкого озера [Сухо- рукова и др., 2007]. При численной инверсии сигналов, записанных в воде и при профили- ровании границы воздух—вода, были получе- ны значения УЭС и относительной диэлектри- ческой проницаемости воды (170—190 Ом·м и 62—67 ед.). Значение УЭС подтверждено не- зависимыми измерениями, оценка соответ- ствует ожидаемому значению для воды такой минерализации. Как известно, в вертикальных скважинах сигналы ВЭМКЗ зависят только от горизон- тального электрического сопротивления, но на сигналы БКЗ анизотропия УЭС оказывает влияние. При этом изменение кривой зонди- рования при повышении УЭС в вертикальном направлении существенно зависит от контра- ста УЭС пласта и бурового раствора. На рис. 4 показаны сигналы БКЗ для двух типичных па- раметров скважины и коэффициента анизо- тропии УЭС, равного 2. При небольших кон- трастах УЭС раствора и пласта (2 и 4 Ом·м) на- блюдается известный эффект завышения сиг- налов коротких зондов в анизотропной среде. При усилении контраста (УЭС раствора 0,1 и горизонтальное УЭС пласта 4 и 10 Ом·м) за- Рис. 3. Сигналы ВЭМКЗ и БКЗ для пласта ρ=3,4 Ом·м: а — = 20, б — = 133. Рис. 4. Сигналы БКЗ в изотропных и анизотропных пла- стах. Нижняя пара кривых — УЭС раствора 2 Ом·м, ра- диус 0,108 м, средняя и верхняя пара — УЭС раствора 0,1 Ом·м, радиус 0,062 м. М. И. ЭПОВ, К. В. СУХОРУКОВА 10 Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 вышение в большей степени проявляется в сигналах зондов длиной от 1 до 4 м. Очевидно, что анизотропия УЭС является еще одним па- раметром геоэлектрической модели, который следует учитывать при численной инверсии комплекса данных ВЭМКЗ и БКЗ. Численная интерпретация в тонкослои- стых коллекторах. Как уже было отмечено, численная интерпретация данных электро- каротажных зондирований, базирующаяся на цилиндрически-слоистой модели, разрабо- тана для мощных однородных пластов. С уве- личением глубины исследуемых отложений мощность однородных интервалов коллекто- ров становится сопоставима или меньше длин зондов. В коллекторах появляются контраст- ные по УЭС карбонатные и глинистые про- пластки или зоны частичного заполнения по- ристого пространства этими минералами. Карбонатизированные прослои, хорошо выделяющиеся по данным нейтронного каро- тажа, существенно усложняют вид диаграмм БКЗ, а также завышают значения кажущихся сопротивлений ВЭМКЗ на интервалах около длины зонда под прослоями. Вблизи низко- омных глинистых прослоев или покрышек оценка УЭС коллектора по сигналам ВЭМКЗ обычно является заниженной вследствие большей чувствительности метода к проводя- щим областям среды. Влияние этих объектов на сигналы БКЗ приводит к более сложному виду диаграмм, что также ограничивает их ис- пользование при интерпретации. Тонкое переслаивание песчаных и кар- бонатных или глинистых прослоев является причиной сильной макроанизотропии УЭС коллекторов. Также глинистый компонент приводит к понижению кажущегося сопро- тивления на высоких частотах ВЭМКЗ из-за влияния повышенной диэлектрической про- ницаемости глинистых минералов [Эпов и др., 2010]. Наличие карбонатных и глинистых пла- стов на интервале коллектора приводит к рас- пределению УЭС по глубине, отличающегося от распределения в мощном однородном кол- лекторе, в котором высокие значения УЭС в кровельной части, обусловленные высоким содержанием нефти, плавно снижаются с глу- биной и в подошвенной части соответствуют насыщению пластовой водой. Чаще всего ин- тервалы однородного песчаника меньше или Рис. 5. Уточнение УЭС пласта в результате двумерной инверсии данных ВЭМКЗ: а — сигналы зонда DF20, б — УЭС неизмененной части пласта в тех же обозначениях (1 — глина, 2 — плотные прослои, 3 — карбонатизированный пес- чаник, 4 — глинистый песчаник). ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КАРОТАЖНЫЕ ЗОНДИРОВАНИЯ ... Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 11 Рис. 7. Уточнение УЭС пласта по данным ВЭМКЗ в на- клонной скважине: а — сигналы зонда DF20: измеренный (черная линия) и рассчитанный в 2D модели (красная ли- ния); б — УЭС пласта в 1D и 2D моделях. Рис. 8. Учет влияния эксцентриситета зондов ВЭМКЗ. Приведены кажущиеся сопротивления для измеренных сигна- лов и сигналов с учетом смещения и проводящей скважины: а — радиус скважины 0,108 м, УЭС бурового раствора 0,16 Ом·м, б — радиус скважины 0,062 м, УЭС бурового раствора 0,03 Ом·м. сравнимы с длинами зондов БКЗ и ВЭМКЗ, а в таком случае численная интерпретация на основе традиционной цилиндрически- слоистой модели приводит к недостоверным геоэлектрическим моделям. Уточнение этих моделей требует привлечения численного мо- делирования и инверсии в двумерных поста- новках [Эпов, Глинских, 2005]. На рис. 5 приведен пример уточнения УЭС пласта в процессе инверсии в рамках тонко- слоистой модели. В процессе подбора измене- ны положения горизонтальных границ и зна- чения УЭС. Контрастность модели значитель- но усилилась, выявлены три высокоомных карбонатных прослоя и уточнено строение карбонатизированного и глинистого песча- ных пластов. Хорошее совпадение измерен- ного и рассчитанного сигналов доказывает высокую достоверность полученной модели. Рис. 6. Результат подбора двумерной модели слабопрони- цаемых коллекторов высокого сопротивления (15,5—17,2 и 18,6—29,3 м) по данным БКЗ. М. И. ЭПОВ, К. В. СУХОРУКОВА 12 Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 Рис. 10. Диаграммы кавернометрии (а) и ВЭМКЗ (б) в скважине с УЭС раствора 0,09 Ом·м. Пример подбора двумерной модели рас- пределения УЭС по данным БКЗ с исполь- зованием быстрой программы численного моделирования показан на рис. 6. В резуль- тате определены УЭС зоны проникновения и неизмененной части тонкого пласта 15,5— 17,2 м. Первое приближение модели строится по результатам одномерной инверсии. Далее осуществляется уточнение значений УЭС в пластах и зонах проникновения, а также по- ложение горизонтальных и цилиндрических границ. Процесс подбора контролируется степенью расхождения измеренных и рассчи- танных на очередном шаге сигналов и продол- жается до совпадения сигналов в рамках по- грешности измерения. В наклонных скважинах для определения геоэлектрической модели по данным ВЭМКЗ используется программа расчета сигналов Рис. 9. Сигналы ВЭМКЗ в проницаемом интервале, из- меренные в скважине с биополимерным раствором, из- меренные (а) и после учета эксцентриситета (б). Радиус скважины 0,062 м, УЭС бурового раствора 0,03 Ом·м, УЭС пласта 4,8 Ом·м, толщина и УЭС зоны проникновения — 0,2 м и 0,9 Ом·м (а) и 0,14 м и 0,35 Ом·м (б). наклонного зонда в горизонтально-слоистой среде [Эпов и др., 2006]. Предпосылки такой постановки заключаются в том, что наклон- ные и горизонтальные скважины обычно бурятся на биополимерном растворе, в ре- зультате чего формируется неглубокая изме- ненная зона, которая не влияет на длинные зонды. Кроме того, малый диаметр скважины и относительно большой диаметр аппаратуры (0,124 и 0,102 м) обеспечивают минимальный эксцентриситет и незначительное его влия- ние на сигналы длинных зондов. Тонкослоистый коллектор на рис. 7 пред- ставлен чередованием проницаемых и не- проницаемых пропластков. Зенитный угол около 60°. Проницаемые интервалы выде- лены темно-серыми прямоугольниками. Со- впадение измеренного и расчетного сигналов хорошее. Очевидно, что даже при разбиении коллектора на тонкие слои, сопротивления в модели, построенной в рамках традиционно- го одномерного подхода, оказываются очень осредненными, заниженными в непроницае- мых пропластках и завышенными — в прони- цаемых. Например, в проницаемом пропласт- ке 38—42 м (мощность 1,9 м) сопротивление по одномерной инверсии около 10 Ом·м, что соответствует нефтенасыщению более 60 %, а уточненное значение составляет 6,5 Ом·м и со- ответствует в этом типе коллектора насыще- ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КАРОТАЖНЫЕ ЗОНДИРОВАНИЯ ... Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 13 нию с большим количеством воды, чем нефти. Во втором проницаемом пропластке по стан- дартной методике интерпретации получается повышение сопротивления от кровли про- пластка (около 13 Ом·м) к подошве (17 Ом·м), а по уточненному сопротивлению выделяются уплотненная (16 Ом·м, 43,3—44,8 м) и водона- сыщенная (5,5 Ом·м, 44,8—46,0 м) части. В тре- тьем пропластке уточненное сопротивление также становится существенно ниже. Уточнение строения слоистого коллекто- ра с маломощными пропластками по модели наклонного зонда в горизонтально-слоистой среде приводит к существенному изменению оценок УЭС проницаемых и непроницаемых пропластков и уточнению положения гори- зонтальных границ, и поэтому необходимо для корректной оценки нефтесодержания. Влияние формы стенки скважины и экс- центриситета. Все большие объемы геофи- зических исследований проводятся в кол- лекторах, вскрытых наклонно направленным бурением на биополимерных растворах. На территории Западной Сибири одним из наи- более распространенных методов изучения в таких ситуациях являются разновидности метода ВЭМКЗ (5-, 7-, 9-зондовые установки, аппаратура СКЛ) [Технология..., 2000]. Высо- кая электропроводность бурового раствора приводит к тому, что на сигнал влияет эксцен- триситет аппаратуры в скважине, а также пе- риодические и одиночные неровности стенки скважины — каверны и трещины, заполнен- ные буровым раствором. Численный анализ указанных факторов показал, что на сигналы БКЗ эксцентриситет практически не влияет, наличие каверн отра- жается в колебаниях сигнала в пределах по- грешности, но средний уровень сигнала на кавернозном интервале соответствует боль- шему радиусу скважины [Суродина, 2012]. На сигналы ВЭМКЗ смещение зондов с оси скважины влияет значительно [Игнатов, Су- хорукова, 2009], это влияние тем больше, чем больше радиус скважины, контраст электро- проводностей и рабочая частота зонда. Поэто- му для повышения достоверности численной интерпретации материалов, измеренных в скважинах с высокой электропроводностью бурового раствора, необходим учет эксцен- триситета аппаратуры в скважине, а иногда и формы ее ствола и стенки. На рис. 8 представлен результат работы алгоритма учета влияния эксцентриситета на практических данных ВЭМКЗ. Когда диа- метр скважины большой (а), больше эксцен- триситет и его влияние — на диаграммах из- меренных сигналов песчаные пласты мало отличаются от глинистых по расхождению кажущихся сопротивлений для зондов разной длины. В скважине малого диаметра (б) это расхождение в глинистых пластах меньше. После учета эксцентриситета в обеих скважи- нах на интервалах глин кажущиеся сопротив- ления для разных зондов становятся практи- чески одинаковыми, а заметное расхождение остается только на интервалах проницаемых песчаников. Отметим, что в результате учета влияния эксцентриситета изменяется кривая зонди- рования. На рис. 9 приведены типичные кри- вые зондирования проницаемого интервала, измеренные в скважине с биополимерным раствором, до и после учета смещения. После учета эксцентриситета сигналы изменяются обычно таким образом, что при инверсии ста- новятся меньше толщина и УЭС понижающей прискважинной зоны. Такая закономерность является типичной для сигналов ВЭМКЗ в тонких скважинах с низким УЭС бурового раствора. Ввиду высокой чувствительности зондов ВЭМКЗ к проводящим областям среды силь- ным искажающим сигналы фактором яв- ляется наличие каверн и трещин на стенке скважины. Влияние таких объектов обычно приводит к высокоамплитудной помехе, пе- риодической в случае повторяющихся каверн и хаотичной в трещиноватых карбонатных породах. Повторяющиеся симметричные ка- верны характерны для наклонных и горизон- тальных скважин, бурящихся с отклонителя- ми [Зыкина, Мамяшев, 2007]. Связь изменений сигналов ВЭМКЗ и ка- верн на стенке скважины подтверждает- ся корреляцией данных кавернометрии и ВЭМКЗ (рис. 10). УЭС пласта 9—11 Ом·м, УЭС раствора 0,09 Ом·м. Скважина вертикальная, по изменению диаметров можно предполо- жить спиральную нарезку на стенке. Период изменения среднего диаметра (d) соответству- ет периоду изменения разности фаз. В результате численного анализа было установлено, что помеха, обусловленная как повторяющимися, так и одиночными кавер- нами, не изменяет среднего уровня сигнала зондов ВЭМКЗ. По значениям и форме пич- ков помехи может быть оценена форма и глу- бина каверн. Перед визуальной и численной интерпретацией помеха может быть удалена М. И. ЭПОВ, К. В. СУХОРУКОВА 14 Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 осреднением сигнала, но при этом могут сгла- диться изменения сигнала напротив тонких пластов. Заключение. Методы электрического и электромагнитного каротажных зондирова- ний обеспечивают измерения, необходимые для детального восстановления радиального распределения удельного электрического со- противления, оценки таких дополнительных электрофизических параметров, как относи- тельная диэлектрическая проницаемость и анизотропия электропроводности. Применение двумерного и трехмерного численного моделирования повышает досто- верность восстанавливаемых пространствен- ных распределений удельного электрическо- го сопротивления по практическим данным, измеренным на интервалах сложнопостроен- Дашевский Ю.А., Суродина И. В., Эпов М. И. Ква- зитрехмерное математическое моделирование диаграмм неосесимметричных зондов посто- янного тока в анизотропных разрезах // Сибир- ский журнал индустриальной математики. — 2002. — 5, № 3(11). — С. 76—91. Зыкина М. Г., Мамяшев В. Г. Особенности кривых метода ВИКИЗ в горизонтальных скважинах // Матер. Междунар. конф. геофизиков и геоло- гов (3—7 декабря 2007 г., Тюмень). — Тюмень, 2007. — [Электронный ресурс]. Игнатов В. С., Сухорукова К. В. Влияние эксцен- триситета зонда на сигналы высокочастотного электромагнитного каротажа // НТВ «Каротаж- ник». — Тверь: Изд. АИС, 2009. — Вып. 182. — С. 101—110. Кашеваров А. А., Ельцов И. Н., Эпов М. И. Гидро- динамическая модель формирования зоны про- никновения при бурении скважин // Прикл. механика и техн. физика. — 2003. — 44, № 6. — С. 148—157. Нечаев О. В., Шурина Э. П. Вычислительные схемы решения трехмерного векторного уравнения Гельмгольца // Тр. Пятой всерос. науч. конф. с междунар. участием «Математическое модели- рование и краевые задачи» (29—31 мая, 2008 г., Самара). — Самара: Изд-во Сам. ун-та, 2008 — Ч. 3. — С. 139—142. Пирсон С. Дж. Справочник по интерпретации дан- ных каротажа — Москва: Недра, 1966. — 416 с. Суродина И. В. Моделирование диаграмм БКЗ в скважинах с биополимерным раствором // Ин- терэкспо ГЕО-Сибирь-2012. VIII Междунар. Список литературы науч. конгр., (10—20 апреля 2012 г., Новоси- бирск). В 2 т.— Новосибирск: СГГА, 2012. — Т. 1. — С. 220—224. Сухорукова К. В., Никитенко М. Н., Петров А. Н. Численный анализ измерений ВИКИЗ и ВЭМКЗ на Телецком озере // Каротажник. — 2007. — № 5. — С. 30—38. Талалов А. Д., Даев Д. С. О структурном механизме частотной дисперсии электрических свойств гетерогенных горных пород // Физика Земли. — 1996. — № 8. — С. 56—66. Технология исследования нефтегазовых сква- жин на основе ВИКИЗ / Под ред. М. И. Эпова, Ю. Н. Антонова. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. — 112 с. Эпов М. И., Глинских В. Н. Электромагнитный ка- ротаж: моделирование и инверсия. — Новоси- бирск: Гео, 2005. — 98 с. Эпов М. И., Каюров К. Н., Ельцов И. Н., Сухоруко- ва К. В., Петров А. Н., Соболев А. Ю., Власов А. А. Новый аппаратурный комплекс геофизическо- го каротажа СКЛ и программно-методические средства интерпретации EMF Pro // Бурение и нефть. — 2010. — № 2. — С. 16—19. Эпов М. И., Мартаков С. В. Прямые двумерные за- дачи электромагнитного каротажа // Геология и геофизика. — 1999. — 40, № 2. — С. 249—254. Эпов М. И., Никитенко М. Н. Система одномер- ной интерпретации данных высокочастотных индукционных каротажных зондирований // Геология и геофизика. — 1993. — 34, № 2. — С. 124—130. ных коллекторов как в вертикальных, так и в наклонных скважинах. Корректный учет влияния геометрических особенностей скважины и эксцентриситета зонда ВЭМКЗ при высокой электропроводно- сти бурового раствора облегчает визуальную интерпретацию диаграмм и повышает точ- ность оценки параметров зоны проникнове- ния при численной инверсии данных. Авторы выражают благодарность сотрудни- кам ИНГГ СО РАН М. Н. Никитенко, О. В. Не- чаеву, И. В. Суродиной за предоставленные программы численного моделирования, кол- лективу под руководством А. Ю. Соболева за возможность работы в автоматизированной системе численной интерпретации EMF Pro, а также тресту «Сургутнефтегеофизика» за предоставленные практические материалы. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КАРОТАЖНЫЕ ЗОНДИРОВАНИЯ ... Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 15 Эпов М. И., Никитенко М. Н., Сухорукова К. В. Об инверсии диаграмм ВИКИЗ в контрастных тонкослоистых коллекторах, вскрытых пологи- ми скважинами // Каротажник. — 2006. — № 6 (147). — С. 84—100. Эпов М. И., Шурина Э. П., Нечаев О. В. Прямое трех- мерное моделирование векторного поля для за- дач электромагнитного каротажа // Геология и геофизика. — 2007. — 48, № 9. — С. 989—995. Anderson B. I., Barber T. D., Luling M. G., Rasmus J., Sen P. N., Tabanou J. R., Haugland S. M. Observa- tions of large dielectric effects on LWD propaga- tion-resistivity Logs // SPWLA 48th Annual Logging Symposium (June 3—6, Austin, 2007) TX. Paper BB.

Схожі ресурси