Предпосылки создания изобретения
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу интерпретации данных каротажа с созданием окончательной модели земли и к способу коррекции данных каротажа, используемым, в частности, непосредственно на месте нахождения скважины для определения параметров пластов и описания месторождения.
Уровень техники
В некоторых существующих системах и способах данные каротажа интерпретируются и оцениваются для получения картины или модели пластов либо месторождений с целью облегчить добычу углеводородного сырья и ускорить процесс оценки месторождения. Существующие системы и способы интерпретации данных каротажа предполагают наличие различных данных о пластах, через которые производится зондирование, включая, например, данные об удельном сопротивлении пласта (индуктивном и гальваническом), акустические данные, данные вертикального сейсмического профилирования, а также магнитные, гравиметрические, температурные, ядерные данные и т.д.
Метод обращения позволяет оценить физические свойства пласта путем итерационного обновления и улучшения начальной модели земли, описывающей физические свойства исследуемой области, до получения оптимальной модели. Отклик прибора, численно определяемый по принятой модели, сопоставляется с фактически измеренным откликом прибора и если они согласуются, то модель считается корректной. В противном случае модель корректируется с целью улучшить совпадения между реальными измерениями и данными, вычисленными по выбранной модели. Обновление параметров модели может быть выполнено по известным линейным ("Inverse Problem Theory", Tarantola, 1987) или нелинейным ("Genetic Algorithms and Very Fast Simulated Annealing", Ingber and Rosen, 1992) методам оптимизации. Использование теории прохождения волн, а также теории гравитационного, ядерного и электромагнитного полей для численной оценки данных, полученных из отклика каротажного прибора, требует относительно большого времени на вычисления даже при обработке на мощных компьютерах.
Для интерпретации данных каротажа в отношении удельного сопротивления пластов используют известный метод двумерного обращения. Этот метод одновременно учитывает влияние параметров шурфа, параметров проникновения бурового раствора в пласты и влияние подложки на результаты измерений удельного сопротивления скважины. Однако некоторые из существующих методов двумерного обращения подобных данных требуют использования мощных компьютеров и связаны с большими затратами времени на вычисления и потому не могут быть успешно применены по месту нахождения скважины.
Затраты времени на вычисления, необходимые в существующих методах двумерного обращения данных каротажа, основанных на линейной или нелинейной схеме обращения, чрезвычайно быстро возрастают с усложнением модели земли и количеством шурфов зондирования. Например, в хорошо известном обобщенном методе наименьших квадратов (основанном на локальной линеаризации нелинейной задачи обращения) для вычисления матрицы Якоби на каждой итерации процедуры обращения требуется выполнение очень емких по времени многочисленных двумерных экстраполяций (см. Stable iterative methods for the inversion of geophysical data: Geoph. J. Royal Astr. Soc., 42, 957-976, Jupp и Vozoff, 1975; A review of least-squares inversion and its application to geophysical problems: Geoph. Prosp., 32, 159-186, Lines and Treitel, 1984). Такого рода метод обращения используется для двумерного обращения данных каротажа в отношении удельного сопротивления в стационарных центрах обработки данных каротажа. Некоторые примеры применения обобщенного метода наименьших квадратов для двумерного обращения данных каротажа в отношении удельного сопротивления приведены в докладе Integrated 2-D interpretation of resistivity logging measurements by inversion methods, представленном на 36-м симпозиуме Annual SPWLA Logging Symposium в июне 1995 г., Mezzatesta и др.
Быстрый метод двумерного обращения был применен к российским данным каротажа в отношении данных горизонтального удельного сопротивления ("Об одном итерационном алгоритме решения проблемы двумерного обращения данных каротажа при горизонтальном зондировании". Геология и Геофизика, 9, 118-123, Друскин и Книжнерман, 1987). Аналогичный метод был применен к данным магнитотеллурического анализа (Rapid inversion of two- and three-dimensional magnetotelluric data: J. Geoph. Res., 96, 3905-3922, Smith and Booker, 1991).
Обращение данных каротажа определяет распределение удельного сопротивления вокруг шурфа как в радиальном, так и в вертикальном направлениях. Результаты обращения обычно представляются в виде последовательности N слоев, каждый из которых определяется его толщиной и радиальным распределением удельного сопротивления (шаг сетки, номер кружка, наклон кривой распределения и т. д. ). Любой быстрый двумерный метод обработки данных для данного пласта является итерационной процедурой, состоящей из следующих показанных на фиг.1 шагов: I) построение начальной модели земли, основанной на необработанных данных ("Задание начальной модели земли"), и выполнение двумерной экстраполяции, основанной на данных начальной модели земли, для вычисления моделированного отклика приемника и получения моделированных данных ["Однократное вычисление двумерного отклика (1 глубина для каждого слоя)"]; II) если рассогласование между необработанными фактическими данными и моделированными данными на основании модели ("Вычисление рассогласования данных") может считаться удовлетворительным ("Рассогласование принимается как " да"), то модель принимается ("Конец вычислений"); в противном случае ("нет") модель не принимается; III) N раз (N обозначает число слоев изучаемого пласта) вычисляется одномерный отклик каждого слоя (в предположении бесконечно малой толщины слоя, т.е. отсутствия слоев выше и ниже рассматриваемого ["N-кратное вычисление одномерного отклика прибора (с использованием численного моделирования)"] ; IV) коррекция данных каротажа ["Выполнение коррекции данных (поправка на подложку скважины)"] с учетом влияния подложки скважины, основанное на параметрах пласта, найденных на предыдущих шагах вычислений; V) N-кратное одномерное обращение с применением численной экстраполяционной процедуры для каждого слоя (второй снизу прямоугольник на фиг.1), используя откорректированные данные поля, полученные на предыдущем шаге ["N-кратное одномерное обращение (с использованием численного моделирования)"]. Каждая итерация (вышеописанные шаги I-V) дает новую совокупность параметров пласта ("Обновленная модель земли"). Итерационный цикл повторяется до тех пор, пока рассогласование между моделированными и необработанными измеренными данными (без каких бы то ни было поправок) не станет меньше некоторой заданной небольшой величины (т.е. внутри интервала неопределенности данных, обычно составляющего 5% или менее). После одномерного обращения откорректированных данных параметры каждого слоя объединяют в новую, возможно конечную, двумерную модель земли. Эта двумерная модель земли становится при этом объектом двумерного экстраполяционного моделирования и шагов одномерного экстраполяционного моделирования, а если рассогласование становится допустимым, процесс вычисления заканчивается ("Конец вычислений") принятием новой модели земли. Быстрое двумерное обращение требует меньших затрат времени на вычисления по сравнению с существующими общепринятыми методами; однако ни тот, ни другой из известных методов интерпретации данных каротажа по отдельности не может быть практически реализован непосредственно на месте расположения скважины. Известен также метод дополнительных поправок (см., например, работу "19.5" Nuverical Recipes in Fortran, Press и др., Cambridge Univ. Press, 2-изд. , 1992, стр. 854-860, которая полностью включена в настоящее описание в качестве ссылки).
Настоящее изобретение связано с давно существующей необходимостью создания метода и системы интерпретации данных каротажа, которые можно было бы применять непосредственно на месте расположения скважины. Существует также необходимость разработки такой системы и такого способа, реализация которых позволила бы существенно уменьшить время вычислений. Эти система и способ должны, кроме того, учитывать существенно большее количество данных самого различного типа для описания исследуемого пласта.
Краткое изложение сущности изобретения
Согласно настоящему изобретению предлагается система сбора и интерпретации данных каротажа и способа этой интерпретации, который более быстр в осуществлении по сравнению с ранее известными способами и который, кроме того, может применяться на месте расположения скважины. Ранее применявшиеся методы обращения были ограничены использованием только данных удельного сопротивления. Предлагаемый в настоящем изобретении способ может применяться для широкого спектра данных каротажа, включая, но не ограничиваясь ими, данные удельного сопротивления, акустические данные, магнитные, гравитационные данные и данные вертикального сейсмического профилирования, получаемые соответствующими приемниками в процессе каротажа.
Каротажный прибор, опускаемый в скважину, позволяет получить совокупность измеренных данных для многих глубин слоя во многих специфических точках пласта и дает информацию в точках, расположенных в некотором цилиндрическом объеме вокруг скважины. С целью разработки модели для цилиндрического объема исследуемого пласта предлагаемый в настоящем изобретении способ включает (см. фиг.2): формирование начальной модели земли ("Задание начальной модели земли"), основанную на начальных необработанных данных наблюдений и использующую конкретные измеренные величины; выполнение на основе начальной модели земли двумерного экстраполяционного моделирования для многих глубин слоя ["Однократное вычисление двумерного отклика (много глубин для каждого слоя)"]; сравнение (например, используя компьютер) данных моделированного отклика прибора, найденных на предыдущем шаге, с фактически измеренным откликом ("Вычисление рассогласования данных") и вычисление рассогласования, если таковое имеется, между фактически полученными данными и моделированным откликом прибора для данной модели земли; сохранение в памяти, если величина рассогласования приемлема ("да"), начальной модели земли ("Конец вычислений"), или, если величина рассогласования неприемлема ("нет"), выполнение N раз одномерного экстраполяционного моделирования для каждого слоя пласта ["N-кратное вычисление одномерного отклика прибора (с использованием численного моделирования)"] , где N обозначает число слоев, для которых имеется информация в начальной исходной совокупности данных модели земли, с получением тем самым совокупности одномерных откликов прибора для данной модели земли; корректировку фактически измеренных данных с помощью двумерных поправок на влияние подложки скважины на нескольких глубинах каждого слоя ("Выполнение коррекции данных с помощью поправки на влияние подложки скважины на нескольких глубинах каждого слоя"); одномерное обращение ("N-кратное одномерное обращение с использованием численного моделирования и данных по многим уровням глубины", второй снизу прямоугольник на фиг.2) на основе откорректированных данных для каждого слоя, приводящее к получению новой модели земли с использованием предварительно вычисленной справочной таблицы откликов прибора, хранящейся в памяти компьютера (с учетом фактических параметров скважины и параметров прохождения скважины) для каждого данного конкретного прибора, дающего совокупность оригинальных начальных данных; двумерную экстраполяцию полученной модели ("Обновленная модель земли") и при необходимости описанное выше одномерное экстраполяционное моделирование, а также вычисление рассогласования. Описанная процедура повторяется столько раз, сколько это необходимо для получения модели с приемлемым рассогласованием оригинальных и моделированных данных.
Численные оценки показывают, что метод одномерного экстраполяционного моделирования занимает до 90% общего времени вычислений, требуемого при выполнении оригинальной схемы вычислений (например, в системе, показанной на фиг. 5) быстрого метода двумерного обращения (например, используемого в системе, показанной на фиг. 1). С целью избежать в показанной на фиг.1 схеме одномерных вычислений ("одномерный отклик прибора" и "одномерное обращение") и свести к минимуму время, необходимое для одномерных обращений, в конкретных вариантах настоящего изобретения используются предварительно вычисленные и хранящиеся в ЗУПВ компьютера справочные таблицы одномерного отклика каротажного приемника. Такие операции не обязательно требуют каких-либо поправок полученных данных каротажа, включая, но не ограничиваясь, поправки на свойства скважины.
В другом варианте изобретения операция одномерной экстраполяции отсутствует и первый шаг одномерной экстраполяции (одномерное численное экстраполяционное моделирование) заменяется шагом, использующим справочные таблицы одномерных откликов данного каротажного прибора (например, как на показано на фиг. 3, "N-кратное вычисление двумерного отклика прибора с использованием справочных таблиц"). В настоящем изобретении предусмотрено также использование справочных таблиц (например, шаг V на фиг.3) вместо выполнения операции численного одномерного обращения (шаг V на фиг.2).
Еще в одном из вариантов настоящего изобретения процедура вычисления двумерных поправок ускоряется за счет применения метода дополнительных поправок (перекорректировки) [см. включенную полностью в настоящее описание в качестве ссылки указанную выше работу Press и др., в которой, однако, не идет речь об интерпретации данных каротажа или моделировании скважины]. Использование такого метода перекорректировки (например, как показано на схеме по фиг.4: "Коррекция данных с поправкой на подложку скважины методом перекорректировки") улучшает сходимость известного быстрого метода двумерного обращения. Перекорректировку предпочтительно осуществлять на каждом шаге операции двумерного обращения. В некоторых случаях перекорректировка может ускорить сходимость быстрого метода двумерного обращения в несколько, например в пять, раз.
Используемые в настоящем изобретении различные методы вычислений позволяют повысить стабильность и точность предлагаемого в изобретении способа. В известной схеме быстрого двумерного обращения используются данные, соответствующие измерениям только на одной глубине для каждого слоя. В соответствии с настоящим изобретением можно использовать данные более чем для одной глубины, т.е. допустимо использование большей по сравнению с методом быстрого двумерного обращения информации. Увеличение объема входных данных не увеличивает существенно времени вычислений, но стабилизирует процесс обращения и увеличивает точность оцениваемых параметров результирующей модели земли, а также может уменьшить рассогласование между измеренными и моделированными данными до более приемлемого уровня.
Метод обращения, предлагаемый в настоящем изобретении и пригодный для использования на месте расположения скважины, может быть применен к обращению данных об удельном сопротивлении, акустических данных, данных вертикального сейсмического профилирования, магнитных, гравиметрических, температурных и ядерных данных зондирования; предлагаемые в изобретении системы пригодны для любых известных каротажных приборов, позволяющих получить подобные данные. Для обработки данных различных методов зондирования необходимо использовать специально адаптированные операции двумерного экстраполяционного моделирования. Основная схема предлагаемого метода обращения, пригодного для использования на месте расположения скважины, (например, схемы, показанные на фиг. 2-5) одинакова для всех типов данных. Методы, предложенные в настоящем изобретении, можно применять как на месте расположения скважины, так и в любом другом месте.
Согласно настоящему изобретению применялся быстрый метод двумерного обращения традиционных данных зондирования удельного сопротивления (доклад Frenkel M. и Mezzatesta A., 1995, Rapid 2-D inversion of resistivity logging data, представленный на 65-й конференции SEG Annual Meeting, октябрь 1995).
Согласно изобретению предлагается способ создания окончательной модели земли, характеризующей часть земного пласта, состоящего из N слоев (одного, двух или более), предусматривающий:
а. формирование начальной модели земли, основанной на измеренных данных, полученных системой, включающей каротажный прибор, опущенный в пласт через пробуренную в земле скважину,
б. выполнение численного двумерного экстраполяционного моделирования на начальной модели земли для нахождения совокупности двумерных моделированных откликов каротажного прибора,
в. сравнение моделированных откликов прибора с измеренными данными для определения величины рассогласования между ними,
г. сохранение начальной модели земли в качестве окончательной, если рассогласование между моделированными и измеренными откликами приемника приемлемо,
д. выполнение одномерного экстраполяционного моделирования на основе данных начальной модели земли с получением промежуточной совокупности одномерных моделированных откликов каротажного прибора, если рассогласование между моделированными приемника и измеренными данными неприемлемо,
е. перекорректировку измеренных данных на влияние подложки скважины с получением совокупности перекорректированных измеренных данных,
ж. выполнение численного одномерного обращения перекорректированных данных с получением вторичной модели земли,
з. выполнение численного двумерного экстраполяционного моделирования вторичной модели земли с получением вторичной совокупности двумерных моделированных откликов каротажного прибора,
и. сравнение вторичной совокупности двумерных моделированных откликов приемника с измеренными данными, изначально полученными на каротажном приборе, для определения величины рассогласования между ними,
к. сохранение вторичной модели земли как окончательной, если рассогласование между вторичной совокупностью двумерных моделированных откликов прибора с изначально полученными каротажным прибором данными приемлемо (10% или менее, 5% или менее, или 1,5% или менее),
л. повторное выполнение стадий д., е. и ж. по вторичной модели земли, если полученное для вторичной модели земли рассогласование между вторичной совокупностью двумерных моделированных откликов прибора с изначально полученными измеренными данными неприемлемо, и определение окончательной модели земли, если результирующая модель приемлема; причем в этом способе каротажный прибор генерирует измеряемые данные, выбранные из группы, включающей данные удельного сопротивления, акустические данные, данные вертикального сейсмического профилирования, магнитные данные, гравиметрические данные, температурные данные, сейсмические данные и ядерные данные; и этот способ используется в местах расположения скважин со стволами, достигающими исследуемых пластов земли и оснащенными каротажными приборами, и предусматривает проведение последующих операций в стволе на месте нахождения скважины на основе окончательной модели земли, выбранных из группы, включающей перфорирование обсадной трубы скважины вдоль ее ствола для извлечения из пласта углеводородов; углубление ствола скважины далее в пласт; бурение по крайней мере одного бокового ответвления от ствола скважины; закупоривание и ликвидацию скважины; и извлечение из ствола каротажного прибора с последующим опусканием в ствол по крайней мере одного другого дополнительного прибора и использование его для получения необходимой дополнительной информации.
Согласно изобретению предлагается также способ создания окончательной модели земли, характеризующей часть земного пласта, состоящего из N слоев (одного, двух или более), предусматривающий:
а. формирование начальной модели земли, основанной на измеренных данных, полученных системой, включающей каротажный прибор, опущенный в пласт через пробуренную в земле скважину,
б. выполнение численного двумерного экстраполяционного моделирования на начальной модели земли для нахождения совокупности двумерных моделированных откликов каротажного прибора,
в. сравнение моделированных откликов прибора с измеренными данными для определения величины рассогласования между ними,
г. сохранение начальной модели земли в качестве окончательной, если рассогласование между моделированными и измеренными откликами приемника приемлемо,
д. формирование промежуточной совокупности одномерных моделированных откликов каротажного прибора путем просмотра этих откликов в справочной таблице, если рассогласование между моделированными откликами прибора и измеренными данными неприемлемо,
е. корректировку измеренных данных на влияние подложки скважины с получением совокупности откорректированных измеренных данных,
ж. выполнение численного одномерного обращения откорректированных данных с получением вторичной модели земли,
з. выполнение численного двумерного экстраполяционного моделирования вторичной модели земли с получением вторичной совокупности двумерных моделированных откликов каротажного прибора,
и. сравнение вторичной совокупности двумерных моделированных откликов приемника с измеренными данными, изначально полученными на каротажном приборе, для определения величины рассогласования между ними,
к. сохранение вторичной модели земли как окончательной, если рассогласование между вторичной совокупностью двумерных моделированных откликов прибора с изначально полученными каротажным прибором данными приемлемо (10% или менее, 5% или менее, или 1,5% или менее),
л. повторное выполнение стадий д., е. и ж. по вторичной модели земли, если полученное для вторичной модели земли рассогласование между вторичной совокупностью двумерных моделированных откликов прибора с изначально полученными измеренными данными неприемлемо, и определение окончательной модели земли, если результирующая модель приемлема; причем в этом способе каротажный прибор генерирует измеряемые данные, выбранные из группы, включающей данные удельного сопротивления, акустические данные, данные вертикального сейсмического профилирования, магнитные данные, гравиметрические данные, температурные данные, сейсмические данные и ядерные данные; и этот способ используется в местах расположения скважин со стволами, достигающими исследуемых пластов земли и оснащенными каротажными приборами, и предусматривает проведение последующих операций в стволе на месте нахождения скважины на основе окончательной модели земли, выбранных из группы, включающей перфорирование обсадной трубы скважины вдоль ее ствола для извлечения из пласта углеводородов; углубление ствола скважины далее в пласт; бурение по крайней мере одного бокового ответвления от ствола скважины; закупоривание и ликвидацию скважины; и извлечение из ствола каротажного прибора с последующим опусканием в ствол по крайней мере одного другого дополнительного прибора и использование его для получения необходимой дополнительной информации.
Согласно изобретению предлагается далее способ создания окончательной модели земли, характеризующей часть земного пласта, состоящего из N слоев (одного, двух или более), предусматривающий:
а. формирование начальной модели земли, основанной на измеренных данных, полученных системой, включающей каротажный прибор, опущенный в пласт через пробуренную в земле скважину,
б. выполнение численного двумерного экстраполяционного моделирования на начальной модели земли для нахождения совокупности двумерных моделированных откликов каротажного прибора,
в. сравнение моделированных откликов прибора с измеренными данными для определения величины рассогласования между ними,
г. сохранение начальной модели земли в качестве окончательной, если рассогласование между моделированными и измеренными откликами приемника приемлемо,
д. выполнение одномерного экстраполяционного моделирования на основе данных начальной модели земли с получением промежуточной совокупности одномерных моделированных откликов каротажного прибора, если рассогласование между моделированными откликами приемника и измеренными данными неприемлемо,
е. корректировку измеренных данных на влияние подложки скважины с получением совокупности откорректированных измеренных данных,
ж. формирование вторичной модели земли путем одномерного обращения откорректированных данных с использованием справочной таблицы моделированных откликов прибора в различных точках каждого слоя земного пласта,
з. выполнение численного двумерного экстраполяционного моделирования вторичной модели земли с получением вторичной совокупности двумерных моделированных откликов каротажного прибора,
и. сравнение вторичной совокупности двумерных моделированных откликов приемника с измеренными данными, изначально полученными на каротажном приборе, для определения величины рассогласования между ними,
к. сохранение вторичной модели земли как окончательной, если рассогласование между вторичной совокупностью двумерных моделированных откликов прибора с изначально полученными каротажным прибором данными приемлемо (10% или менее, 5% или менее, или 1,5% или менее),
л. повторное выполнение стадий д., е. и ж. по вторичной модели земли, если полученное для вторичной модели земли рассогласование между вторичной совокупностью двумерных моделированных откликов прибора с изначально полученными измеренными данными неприемлемо, и определение окончательной модели земли, если результирующая модель приемлема; причем в этом способе каротажный прибор генерирует измеряемые данные, выбранные из группы, включающей данные удельного сопротивления, акустические данные, данные вертикального сейсмического профилирования, магнитные данные, гравиметрические данные, температурные данные, сейсмические данные и ядерные данные; и этот способ используется в местах расположения скважин со стволами, достигающими исследуемых пластов земли и оснащенными каротажными приборами, и предусматривает проведение последующих операций в стволе на месте нахождения скважины на основе окончательной модели земли, выбранных из группы, включающей перфорирование обсадной трубы скважины вдоль ее ствола для извлечения из пласта углеводородов; углубление ствола скважины далее в пласт; бурение по крайней мере одного бокового ответвления от ствола скважины; закупоривание и ликвидацию скважины; и извлечение из ствола каротажного прибора с последующим опусканием в ствол по крайней мере одного другого дополнительного прибора и использование его для получения необходимой дополнительной информации.
Согласно изобретению предлагается также способ создания окончательной модели земли, характеризующей часть земного пласта, состоящего из N слоев (одного, двух или более), предусматривающий:
а. формирование начальной модели земли, основанной на измеренных данных, полученных системой, включающей каротажный прибор, опущенный в пласт через пробуренную в земле скважину,
б. выполнение численного двумерного экстраполяционного моделирования на начальной модели земли для нахождения совокупности двумерных моделированных откликов каротажного прибора,
в. сравнение моделированных откликов прибора с измеренными данными для определения величины рассогласования между ними,
г. сохранение начальной модели земли в качестве окончательной, если рассогласование между моделированными и измеренными откликами приемника приемлемо,
д. формирование промежуточной совокупности одномерных моделированных откликов каротажного прибора путем просмотра этих откликов в справочной таблице, если рассогласование между моделированными откликами прибора и измеренными данными неприемлемо,
е. перекорректировку измеренных данных на влияние подложки скважины с получением совокупности перекорректированных измеренных данных,
ж. формирование вторичной модели земли путем одномерного обращения откорректированных данных с использованием справочной таблицы моделированных откликов прибора в различных точках каждого слоя земного пласта,
з. выполнение численного двумерного экстраполяционного моделирования вторичной модели земли с получением вторичной совокупности двумерных моделированных откликов каротажного прибора,
и. сравнение вторичной совокупности двумерных моделированных откликов приемника с измеренными данными, изначально полученными на каротажном приборе, для определения величины рассогласования между ними,
к. сохранение вторичной модели земли как окончательной, если рассогласование между вторичной совокупностью двумерных моделированных откликов прибора с изначально полученными каротажным прибором данными приемлемо (10% или менее, 5% или менее, или 1,5% или менее),
л. повторное выполнение стадий д., е. и ж. по вторичной модели земли, если полученное для вторичной модели земли рассогласование между вторичной совокупностью двумерных моделированных откликов прибора с изначально полученными измеренными данными неприемлемо, и определение окончательной модели земли, если результирующая модель приемлема; причем в этом способе каротажный прибор генерирует измеряемые данные, выбранные из группы, включающей данные удельного сопротивления, акустические данные, данные вертикального сейсмического профилирования, магнитные данные, гравиметрические данные, температурные данные, сейсмические данные и ядерные данные; и этот способ используется в местах расположения скважин со стволами, достигающими исследуемых пластов земли и оснащенными каротажными приборами, и предусматривает проведение последующих операций в стволе на месте нахождения скважины на основе окончательной модели земли, выбранных из группы, включающей перфорирование обсадной трубы скважины вдоль ее ствола для извлечения из пласта углеводородов; углубление ствола скважины далее в пласт; бурение по крайней мере одного бокового ответвления от ствола скважины; закупоривание и ликвидацию скважины; и извлечение из ствола каротажного прибора с последующим опусканием в ствол по крайней мере одного другого дополнительного прибора и использование его для получения необходимой дополнительной информации.
В настоящем изобретении предлагается также способ коррекции данных каротажа для учета влияния подложки скважины, включающий сбор данных каротажа с помощью каротажного прибора, опущенного в ствол скважины в исследуемом пласте, с последующей перекорректировкой этих данных каротажа.
Таким образом, в настоящем изобретении предлагаются:
новые, полезные, уникальные, эффективные, неочевидные системы и способы моделирования земли и сбора, анализа и интерпретации данных каротажа, а также, в частности, системы и способы для существенного ускорения проведения анализов и интерпретации данных каротажа;
системы и способы, которые обеспечивают получение стабильной и точной модели земли для предсказания параметров пластов;
системы и способы, которые могут быть успешно использованы как непосредственно на месте расположения скважины, так и в местах, удаленных от нее;
системы и способы, которые позволяют успешно работать со многими различными каротажными приборами и могут использоваться при анализе многих различных типов данных каротажа; и
системы и методы, которые учитывают информацию более чем с одной глубины для каждого слоя исследуемого пласта.
Возможные варианты выполнения изобретения не ограничены описанными примерами и включают комбинации, которые обеспечивают достижение определенных преимуществ по сравнению с уровнем техники. Подробно перечисленные выше отличительные особенности изобретения позволяют лучше понять приведенное ниже его подробное описание и лучше оценить тот вклад, который вносит изобретение в решение рассматриваемой проблемы. Очевидно, что в приведенном ниже описании рассмотрены и некоторые дополнительные аспекты изобретения, суть которых отражена в формуле изобретения. Для специалиста в данной области представляется очевидным, что основные идеи изобретения могут служить основой для создания других различных структур, способов и систем, реализующих эти идеи. При этом все эти разновидности устройств или способов не должны выходить за рамки формулы изобретения, которая характеризует всю совокупность предложенных в изобретении устройств и способов.
Настоящее изобретение направлено на разрешение перечисленных выше проблем и обеспечивает своими возможными вариантами их практическое решение. Специалисту после ознакомления с описанием предпочтительных вариантов изобретения и иллюстрирующими их чертежами нетрудно представить себе все преимущества реализации изобретения и понять его практическую ценность. Отдельные детали описания не могут нарушить сути изобретения и не исключают возможности внесения в него каких-либо дополнений, изменений или усовершенствований.
Краткое описание чертежей
Более детальное описание различных вариантов настоящего изобретения, кратко охарактеризованных выше, проиллюстрировано на прилагаемых чертежах, которые являются неотъемлемой частью описания. На этих чертежах показаны различные варианты выполнения изобретения, которые не ограничивают его объем и предполагают возможность создания на их основе различных эквивалентных систем и способов.
Фиг. 1 представляет собой схему известного метода интерпретации данных каротажа и получения модели земли для исследуемого пласта.
Фиг. 2 представляет собой схему интерпретации любых данных каротажа и получения модели земли для исследуемого пласта по настоящему изобретению.
Фиг. 3 представляет собой схему интерпретации любых данных каротажа и получения модели земли для исследуемого пласта по настоящему изобретению.
Фиг. 4 представляет собой схему интерпретации любых данных каротажа и получения модели земли для исследуемого пласта по настоящему изобретению.
Фиг. 5 представляет собой схему интерпретации любых данных каротажа и получения модели земли для исследуемого пласта по настоящему изобретению.
Фиг. 6 изображение поперечного сечения известного каротажного прибора, описанного в патенте США 5530243. Этот патент включен в настоящее описание полностью в качестве ссылки.
Предпочтительные варианты выполнения изобретения
Как показано на фиг.2, процесс Р, предлагаемый в настоящем изобретении, аналогичен известному, показанному на фиг.1, однако в предлагаемом способе на различных шагах вычисления выполняются для нескольких или многих глубин в каждом слое, а не для единственной глубины. На шаге (I) двумерные отклики вычисляются для многих глубин слоя. На шаге (IV) коррекция данных осуществляется по нескольким глубинам слоя. На шаге (V) одномерное(ые) обращение(я) выполняется(ются) с данными, полученными по многим уровням глубины.
Как показано на фиг.3, процесс N по настоящему изобретению аналогичен известному, показанному на фиг.1, однако он включает шаг одномерного обращения откорректированных данных с использованием хранящейся в памяти компьютера справочной таблицы предварительно рассчитанных откликов одного прибора (для многих точек в каждом слое) или множества приборов различных типов (например любых известных каротажных приборов) и запрос (у компьютера) таких таблиц [прямоугольник, помеченный как "N-кратное выполнение одномерного обращения с использованием справочных таблиц"]. Вместо выполнения относительно медленного численного экстраполяционного моделирования при обращении применяется очень быстрая операция просмотра, которая использует хранящуюся в памяти компьютера справочную таблицу и очень быстро приводит к получению результата, который было бы необходимо получать упомянутой экстраполяцией. При первом одномерном экстраполировании также используются вышеописанные предварительно вычисленные справочные таблицы ["N-кратное вычисление одномерного отклика прибора (с использованием справочных таблиц")], а не фактическое выполнение всего вычисления одномерной численной модели для каждого выбранного слоя пласта. Альтернативно этому шаг (III) по фиг.1 может выполняться вместо шага (III) по фиг.3.
Как показано на фиг.4, процесс О по настоящему изобретению аналогичен известному процессу по фиг.1, однако он включает шаг двумерной коррекции, на котором используется операция перекорректировки измеренных данных с поправкой на влияние подложки скважины ["Корректировка данных (с поправкой на влияние подложки скважины методом перекорректировки")]. Перекорректированные измеренные данные затем используются в последующем одномерном обращении для каждого слоя для получения новой модели земли.
На фиг. 5 показан процесс S по настоящему изобретению (аналогичный процессам по фиг.2-4), в котором используются не связанный с вычислениями шаг "просмотр справочных таблицы" из процесса N (фиг.3), вычисления для нескольких или многих глубин из процесса Р (фиг.2), а также шаг коррекции данных из процесса О с помощью перекорректировки (фиг.4).
На фиг.6 показан типичный известный каротажный прибор, описанный в патенте США 5530243 (полностью включенном в настоящее описание в качестве ссылки) и используемый в системах и способах по настоящему изобретению. Следует иметь в виду, что изображенный на фиг.6 прибор показан только для примера и фактически по настоящему изобретению может быть использован любой соответствующий прибор. Как показано на фиг.6, прибор 10 плотностного каротажа включает вытянутый корпус или зонд 14, введенный в ствол 2 скважины, пробуренной в земном пласте 4. Зонд 14 может быть прикреплен к одному из концов армированного электрического кабеля 12. Кабель 12, который присоединен к компьютеру 32, может быть использован для опускания зонда 14 в ствол 2 для подачи электропитания на прибор 10 и передачи сигналов от прибора 10 на поверхность земли для их обычной регистрации и записи. В соответствии с настоящим изобретением прямоугольник, помеченный как "Компьютер" с позицией 32, следует рассматривать как часть системы на месте нахождения скважины. В компьютер заложены программы, позволяющие проводить различные вычисления, такие как определение рассогласования, обращение, моделирование, коррекционные шаги всего описанного выше метода.
Описание всех перечисленных выше элементов носит исключительно иллюстративный характер.
Использование в некоторых предпочтительных вариантах изобретения предварительно рассчитанных справочных таблиц для конкретного прибора [вместо полного выполнения одномерного обращения с применением численного экстраполяционного моделирования для получения необходимой по настоящему способу модели] позволяет создать систему и способ, в которых для осуществления цикла моделирования требуется всего около 20% от вычислительного времени, необходимого в известных способах, а в наиболее предпочтительных вариантах требуется лишь около 10% от этого времени. Эти таблицы составляются путем вычисления и накопления множества откликов приборов для различных существующих приборов.
Использование в некоторых предпочтительных вариантах изобретения описанного выше метода перекорректировки приводит к ускорению вычислений на 200%, а в наиболее предпочтительном варианте позволяет ускорить процесс на 300% или более, в частности на 500%. Например, если для одной из стадий вычислений известным способом требуется около 3 часов непрерывной работы компьютера, то в предлагаемом способе эта же операция занимает только около 35 минут или менее.
В некоторых предпочтительных вариантах вычисление с использованием метода по фиг. 5 ускоряет этот процесс примерно в 10 раз по сравнению с известным методом по фиг.1. Например, на осуществление метода по фиг.1 требуется около 10 часов, в то время как при использовании метода по фиг.5 процесс длится всего около 1 часа. При этом использование справочных таблиц уменьшает время расчетов с 10 часов до 3 часов, а использование перекорректировки сводит эти 3 часа к 30-60 мин.
В предлагаемом в изобретении методе перекорректировки данных вычисляются разности между двумерными моделированными откликами прибора (найденными численным двумерным экстраполяционным моделированием) и одномерными моделированными откликами прибора (найденными одномерным экстраполяционным моделированием). Эти разности затем умножаются на заданный коэффициент, связанный с параметром сверхрелаксации. Полученный результат затем прибавляется к фактически измеренным данным. Оптимальное значение коэффициента определяется методом "проб и ошибок", при котором испытываются коэффициенты различных величин. По конкретным соображениям рекомендуется выбирать оптимальное значение коэффициента в интервале между 1 и 2. В одном из вариантов оптимальное значение коэффициента представляет собой адаптивный параметр, изменяющийся в процессе обращения. Один из предпочтительных для этой цели коэффициентов равен 1,2.
В одном из предлагаемых в настоящем изобретении способов окончательная модель земли определяется, как было сказано выше, на месте нахождения скважины. Предлагаемая для этого система включает компьютер, соответственно запрограммированный на создание окончательной модели. Система и способ создания окончательной модели земли используется затем на месте нахождения скважины в сочетании с другими различными возможными операциями, включая, но не ограничиваясь ими, бурение скважины; перфорирование обсаженной скважины; бурение одной или нескольких горизонтальных или многоответвленных скважин; углубление скважины; закупоривание и ликвидацию скважины; ввод новых приборов в скважину, т.е. для сбора большего количества данных или для испытаний исследуемого пласта. Предлагаемый в настоящем изобретении способ может включать любую из этих операций или их любое сочетание.
Одновременно с данной заявкой на имя Alberto G. Mezzatesta (соавтор по данной заявке), Michael A. Jervis, David R. Beard, Kurt M. Strack, Leonty A. Tabarovsky была подана заявка на патент США под названием "Системы и способы для экстраполяционного моделирования с использованием откликов каротажных приборов", которая для различных целей полностью включена в настоящее описание в качестве ссылки.
Рассмотренные в настоящем описании и заявленные в формуле изобретения варианты его выполнения полностью решают поставленные в изобретении задачи. Оставаясь в рамках основной идеи изобретения, в эти варианты можно вносить различные изменения. Эти изменения не должны нарушать основных принципов изобретения, а все указанные в формуле изобретения элементы или стадии могут быть заменены на соответствующие им эквивалентные элементы или стадии. Приведенная ниже формула изобретения максимально широко охватывает его отличительные особенности в любой допустимой для выполнения форме. Настоящее изобретение обладает необходимой новизной и удовлетворяет требованиям статьи 102 раздела 35 USC в части новизны и патентоспособности. Изобретение не является очевидным, как этого требует статья 103 раздела 35 USC, и может быть признано патентоспособным с учетом требований этого раздела. Описание и формула изобретения удовлетворяют требованиям статьи 112 раздела 35 USC.
Использование: для определения параметров пластов и описания месторождения. Сущность: выполняют формирование начальной модели земли, основанной на фактически измеренных данных, выдаваемых каротажным прибором, опущенным в пробуренный в земле ствол скважины, выполняют двумерное экстраполяционное моделирование по начальной модели земли для нахождения промежуточной модели земли, которая включает совокупность моделированных откликов каротажного прибора. Сравнивают эти моделированные отклики прибора с измеренными данными для установления рассогласования между ними. Сохраняют промежуточную модель земли как окончательную, если рассогласование между моделированными откликами приемника и измеренными данными приемлемо. Выполняют одномерное экстраполяционное моделирование N раз по промежуточной модели земли, если рассогласование между моделированными откликами прибора и измеренными данными неприемлемо, с получением затем вторичной модели земли. Выполняют одномерное обращение по вторичной модели земли и затем либо сохранение вторичной модели как окончательной, либо повторное двумерное экстраполяционное моделирование вторичной модели с последующим сравнением рассогласования. В другом варианте изобретения данные подвергаются перекорректировке после N-кратного одномерного экстраполяционного моделирования. Еще в одном из вариантов изобретения N-кратное одномерное экстраполяционное моделирование осуществляется с использованием справочной таблицы с предварительно накопленными данными моделированных откликов прибора. Еще в одном из вариантов изобретения с использованием такой справочной таблицы выполняется N-кратное одномерное обращение. Технический результат: уменьшение времени вычислений, повышение количества данных для описания исследуемого пласта. 5 с. и 32 з.п. ф-лы, 6 ил.
| US 4679174 A, 07.07.1987 | |||
| Бесщеточный тиристорный возбудитель | 1988 |
|
SU1584060A1 |
| ГАЗОРАССЕИВАЮЩАЯ КАМЕРА | 0 |
|
SU297737A1 |
| СПОСОБ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ | 1990 |
|
RU2013791C1 |
