СПОСОБ КОРРЕКТИРОВКИ ДИАГРАММЫ КАРОТАЖА СОПРОТИВЛЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК G01V3/38 

Данное изобретение относится к способу каротажа геологической формации, окружающей ствол скважины, заполненный скважинным флюидом.

Распространенным способом каротажа геологической формации является каротаж сопротивления, при котором электрический ток вводят или индуцируют в геологической формации и определяют полученное при этом напряжение для получения диаграммы каротажа сопротивления, которая является мерой удельного сопротивления формации в зависимости от глубины. Но каротаж сопротивления редко обеспечивает показание истинных значений удельного сопротивления формации, которые являются удельными сопротивлениями ненарушенной формации в т. н. девственной зоне на удалении от ствола скважины. На диаграмму каротажа сопротивления влияют нарушающие воздействия, такие как присутствие ствола скважины, вторжение скважинного флюида в формацию (проникновение фильтрата бурового раствора) и присутствие прилегающих слоев (т.н. вмещающие породы). Если одно из этих воздействий преобладает над другим, то можно использовать так называемые поправочные таблицы для корректировки диаграммы каротажа относительно преобладающего воздействия. Но в большинстве случаев нарушающие воздействия присутствуют одновременно и переплетены таким образом, что введение отдельных корректировок не даст истинного значения удельного сопротивления формации.

Описание патента США 5446654 раскрывает способ восстановления профиля удельного сопротивления геологической формации из диаграммы каротажа сопротивления путем обратной обработки с помощью итерационного прямого моделирования. В известном способе моделированный профиль удельного сопротивления инициализируют и затем его преобразуют в прямоугольную форму для моделирования различных слоев геологической формации. Преобразованный в прямоугольную форму моделированный профиль удельного сопротивления вводят в имитатор каротажного прибора в целях получения моделированной диаграммы каротажа сопротивления. Преобразованный в прямоугольную форму моделированный профиль удельного сопротивления затем корректируют (если необходимо) в зависимости от расхождения между моделированной диаграммой каротажа сопротивления и фактической диаграммой каротажа сопротивления.

Недостаток известного способа заключается в том, что вторжение скважинного флюида в формацию не учитывается, и в том, что вследствие этого получаемый профиль удельного сопротивления не точно характеризует удельное сопротивление формации.

Задача данного изобретения заключается в обеспечении усовершенствованного способа определения электрического удельного сопротивления геологической формации, в котором учитывается вторжение скважинного флюида в формацию, окружающую ствол скважины.

В соответствии с данным изобретением обеспечивают способ определения электрического удельного сопротивления геологической формации, окружающей ствол скважины, наполненный скважинным флюидом, причем указанный способ включает в себя операции:
а) функционирования прибора каротажа сопротивления в стволе скважины для получения некоторой совокупности диаграммы каротажа сопротивления (FLG₁, FLG₂, . .., FLG_n) геологической формации для разных радиальных дистанционных интервалов (1... n) относительно ствола скважины;
б) выбора моделированного профиля удельного сопротивления (Rmod_k) для каждого радиального дистанционного интервала (k, k=1... n);
в) введения моделированных профилей удельного сопротивления (Rmod_k, Rmod₂, . . . Rmod_n) в имитатор каротажного прибора для обеспечения для каждого радиального дистанционного интервала (k) моделированной диаграммы каротажа сопротивления (MLG_k), имеющего глубину исследования, соответствующую радиальному дистанционному интервалу (k);
г) для каждого радиального дистанционного интервала (k) - корректировки моделированного профиля удельного сопротивления (Rmod_k) в зависимости от наблюдаемого отклонения диаграммы каротажа сопротивления (FLG_k) от моделированной диаграммы каротажа сопротивления (MLG_k); и
д) повторения операций в) и г) до тех пор, пока для каждого радиального дистанционного интервала (k) разница между диаграммой каротажа сопротивления (FLG_k) и соответствующей моделированной диаграммой каротажа сопротивления (MLG_k) не будет ниже выбранного порогового значения,
отличающийся тем, что операция г) включает в себя корректировку каждого моделированного профиля удельного сопротивления (Rmod_k) как функцию отношения FLG_k/MLG_k.

Путем получения диаграмм каротажа сопротивления для различных радиальных дистанционных интервалов от ствола скважины и путем выбора моделированных профилей удельного сопротивления для этих интервалов можно провести различие между удельным сопротивлением в зоне вторжения и удельным сопротивлением в девственной зоне, которая находится вне зоны вторжения. Моделированные профили удельного сопротивления сначала подвергают оценке и затем корректируют итерационным методом.

В практическом применении данного изобретения каротажный прибор вводит или индуцирует электрические токи в формации и обеспечивает для каждого определенного радиального дистанционного интервала диаграмму каротажа сопротивления (FLG_k), который фактически зависит от значений удельного сопротивления в области различных радиальных дистанционных интервалов. Поэтому диаграмму каротажа сопротивления определяют как взвешенное среднее этой области различных радиальных дистанционных интервалов с помощью относительно высоких весовых множителей для конкретного радиального дистанционного интервала. Значения удельного сопротивления в различных радиальных дистанционных интервалах затем определяют одновременно путем обратного преобразования данных каротажа, которое выполняют посредством согласования моделированной диаграммы каротажа сопротивления (MLG_k) с измеренными диаграммами каротажа сопротивления (FLG_k), моделированных профилей удельного сопротивления (Rmod_k) с измеренными диаграммами каротажа сопротивления (FLG_k) путем корректирования моделированных профилей удельного сопротивления (Rmod_k) итерационным методом.

Особо рациональной особенностью методики обратного преобразования, применяемого в способе согласно данному изобретению, является то, что в операции г) корректировку (которую также называют "подъемом") моделированного профиля удельного сопротивления (Rmod_k) определенного радиального дистанционного интервала (k) выполняют как функцию отношения диаграммы каротажа сопротивления (FLG_k) и моделированной диаграммы каротажа сопротивления (MLG_k), относящегося к этому радиальному дистанционному материалу. Таким образом сходимость процедуры обратного преобразования в общем достигается только немногими итерациями по сравнению с обычными способами обратного преобразования, согласно которым определяемые параметры нарушаются при применении метода проб и ошибок. Корректировку каждого моделированного профиля удельного сопротивления (Rmod_k) в операции г) целесообразно выполнять умножением каждого (Rmod_k) на отношение FLG_k/MLG_k.

Для выбора моделированных профилей удельного сопротивления для различных радиальных дистанционных интервалов предпочтительно, чтобы операция б) включала в себя операцию выбора профиля зоны вторжения флюида в формацию, окружающую ствол скважины.

Еще один недостаток способа, известного из описания патента США 5446654, заключается в том, что местоположения границ между слоями нужно правильно выбрать в начале итерационной процедуры, поскольку положения границ не изменяются в течение итерационного процесса. Причина этого в том, что моделированный профиль удельного сопротивления, преобразованный в прямоугольную форму, корректируют умножением каждого разреза постоянной величины (т.е. каждого слоя) на следующее отношение: значение центра слоя реального значения "каротаж/центр слоя" моделированного каротажа, относящегося к этому слою. Для устранения этого недостатка предпочтительным признаком способа согласно данному изобретению является преобразование в прямоугольную форму каждого моделированного профиля удельного сопротивления (Rmod_k) до его ввода в имитатор каротажного прибора и корректировка каждого преобразованного в прямоугольную форму (Rmod_k) во множестве точек вдоль каждого разреза постоянной величины.

Путем умножения моделированного профиля удельного сопротивления (Rmod_k) на некоторый мультипликативный множитель во множестве точек вдоль каждого разреза постоянной величины обеспечивают принятие скорректированным (Rmod_k) любой соответствующей формы кроме прямоугольной, поскольку мультипликативный множитель может изменяться от точки к точке вдоль каждого разреза постоянной величины. Скорректированный (Rmod_k) преобразуют в прямоугольную форму, в результате чего положения границ могут изменяться, так как обеспечивают принятие скорректированным (Rmod_k) другой формы по сравнению с ее формой в предыдущем цикле. В этом состоит отличие от известного уровня техники, в котором корректировку прямоугольного профиля выполняют послойно, в результате получая новый прямоугольный профиль, но с теми же положениями границы.

Целесообразно, чтобы операция преобразования в прямоугольную форму (Rmod_k) содержала определяющие точки (Rmod_k), в которых их производная относительно глубины имеет выбранную величину. Эти точки моделируют местоположения границ слоев. Например, производной является первая производная, а выбранная величина содержит по меньшей мере один локальный максимум и локальный минимум первой производной.

Обращаясь к описанию патента США 5210691. Эта публикация раскрывает способ определения электрического удельного сопротивления геологической формации, окружающей ствол скважины, заполненной скважинным флюидом, причем указанный способ содержит операции:
а) функционирования каротажного прибора сопротивления в стволе скважины для получения некоторой совокупности диаграмм каротажа сопротивления геологической формации для разных радиальных дистанционных интервалов относительно ствола скважины;
б) выбора моделированного профиля удельного сопротивления для каждого радиального дистанционного интервала;
в) введения моделированных профилей удельного сопротивления в имитатор каротажного прибора для обеспечения для каждого радиального дистанционного интервала моделированной диаграммы каротажа сопротивления, имеющего глубину исследования, соответствующую радиальному дистанционному интервалу;
г) для каждого радиального дистанционного интервала - корректирования моделированного профиля удельного сопротивления в зависимости от наблюдаемого отклонения диаграммы каротажа сопротивления от моделированной диаграммы каротажа сопротивления; и
д) повторения операций в) и г) до тех пор, пока для каждого радиального дистанционного интервала разница между диаграммой каротажа сопротивления и соответствующей моделированной диаграммой каротажа сопротивления не будет ниже выбранного порогового значения.

В известном способе решают некоторое множество уравнений для получения для каждой итерации промежуточной величины и затем вычисляют разницу промежуточных величин двух последовательных итераций. Промежуточная величина является функцией подлежащего вычислению сигнала каротажного прибора, и это можно соответствующим образом выполнить только с использованием т.н. борновского приближения. Моделированный профиль удельного сопротивления корректируют умножением используемого моделированного профиля удельного сопротивления на экспоненциальную функцию разницы между промежуточными величинами двух последовательных итераций. Несмотря на то, что этот известный способ дает сходимость в результате немногих итераций, определение промежуточных величин предполагает решение большого числа уравнений, а для этого все еще требуется некоторое время.

Далее данное изобретение излагается более подробно и в виде примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 схематически изображает схему обратного преобразования для итерационного прямого моделирования профиля удельного сопротивления геологической формации;
фиг. 2 схематически изображает моделированный профиль удельного сопротивления, преобразованный в прямоугольники моделированный профиль удельного сопротивления и скорректированный профиль удельного сопротивления как функции глубины ствола скважины.

Фиг. 1 схематически изображает схему обратного преобразования для итерационного прямого моделирования профиля удельного сопротивления геологической формации 1, имеющей ствол скважины (не изображен), в котором размещен прибор 2 каротажа сопротивления.

При применении способа согласно данному изобретению прибор 2 каротажа сопротивления действует в стволе скважины для обеспечения диаграмм каротажа сопротивления (FLG₁, FLG₂,..., FLG_n) 3 разных радиальных дистанционных интервалов геологической формации, окружающей ствол скважины. Ствол скважины заполняют скважинным флюидом, который проникает в окружающую геологическую формацию на определенное радиальное расстояние. Радиальные дистанционные интервалы начинаются от стенки ствола скважины и проходят по радиусу, который превышает вероятную глубину проникновения скважинного флюида на соответствующее расстояние. При этом каротажный прибор обеспечивает некоторую совокупность диаграмм каротажей сопротивления (FLG₁, FLG₂..., FLG_n) 3 - по одному для каждого радиального дистанционного интервала k. Значения удельного сопротивления в разных радиальных дистанционных интервалах k затем определяют одновременно обратным преобразованием данных каротажа, и это делают согласованием моделированной диаграммы каротажа сопротивления (MLG_k) с измеренными диаграммами каротажа сопротивления (FLG_k), моделированных профилей удельного сопротивления (Rmod_k) с измеренными диаграммами каротажа сопротивления (FLG_k) путем корректировки моделированных профилей удельного сопротивления (Rmod_k) итерационным методом.

Итерацию начинают с инициализации модели. Оценивают толщину зоны вторжения флюида и инициализируют каждый моделированный профиль удельного сопротивления (Rmod_k) 4, и тем самым учитывают толщину зоны вторжения. Измеренные диаграммы каротажа сопротивления (FLG_k) целесообразно использовать в качестве первого приближения.

Для каждого радиального дистанционного интервала (k, k=l..n) и соответствующей диаграммы каротажа сопротивления (FLG_k) схема обратного преобразования фиг. 1 действует следующим образом. Моделированный профиль удельного сопротивления (Rmod_k) 4 преобразуют в прямоугольную форму для получения преобразованного в прямоугольную форму моделированного профиля удельного сопротивления (Rlay_k) 5 (процедура преобразования в прямоугольную форму Rmod_k 4 поясняется ниже).

С помощью имитатора каротажного прибора в виде модели 6 каротажного прибора моделированную диаграмму каротажа сопротивления (MLG_k) 7 затем вычисляют прогоном модели 6 каротажного прибора с преобразованным в прямоугольную форму моделированным профилем удельного сопротивления (Rlay_k) 5 в качестве входных данных, где k=l...n. Моделированную диаграмму каротажа сопротивления (MLG_k) 7 затем сравнивают с измеренной диаграммой каротажа сопротивления (FLG_k) 3 и применяют выбранное пороговое значение, или критерий, 8 для согласования моделированной диаграммы каротажа сопротивления (MLG_k) 7 с измеренной диаграммой каротажа сопротивления (FLG_k) 3. Если разница между моделированной диаграммой каротажа сопротивления (MLG_k) 7 и измеренной диаграммой каротажа сопротивления (FLG_k) 3 соответствует критерию 8, то преобразованный в прямоугольную форму моделированный профиль удельного сопротивления (Rlay_k) 5 будет принят модулем допущения 9. Но если разница между моделированной диаграммой каротажа сопротивления (MLG_k) 7 и измеренной диаграммой каротажа сопротивления (FLG_k) 3 не соответствует критерию 8 (будет выше выбранного порогового значения), то преобразованный в прямоугольную форму моделированный профиль удельного сопротивления (Rlay_k) 5 корректируют или "поднимают" в модуле 10 браковки/корректирования.

Корректирование преобразованного в прямоугольную форму профиля удельного сопротивления (Rlay_k) 5 выполняют модифицированием преобразованного в прямоугольную форму моделированного профиля удельного сопротивления (Rlay_k) 5 в зависимости от наблюдаемой разницы между моделированной диаграммой каротажа сопротивления (MLG_k) 7 и измеренной диаграммой каротажа сопротивления (FLG_k) 3 путем умножения преобразованного в прямоугольную форму моделированного профиля удельного сопротивления (Rlay_k) 5 на отношение FLG_k/MLG_k во множестве точек вдоль каждого разреза постоянной величины преобразованного в прямоугольную форму моделированного профиля удельного сопротивления (Rlay_k) 5. Таким образом, получают скорректированный моделированный профиль удельного сопротивления (Rmod'_k) 4a (изображен в фиг.2), который затем преобразуют в прямоугольную форму для получения нового преобразованного в прямоугольную форму моделированного профиля удельного сопротивления (Rlay'_k), который затем используют в следующем (аналогичном) итерационном цикле.

Фиг. 2: процедуру преобразования в прямоугольную форму моделированного профиля удельного сопротивления (Rlay_k) 4 осуществляют следующим образом. Исходят из того, что точки моделированного профиля удельного сопротивления (Rmod_k) 4, в которых первая производная по глубине ствола скважины принимает значение локального максимума или локального минимума, являются мгновенными местоположениями границ между слоями, и также являются точками поэтапного изменения преобразованного в прямоугольную форму моделированного профиля удельного сопротивления (Rlay_k) 5. Между каждой парой прилегающих точек преобразованный в прямоугольную форму моделированный профиль удельного сопротивления (Rlay_k) 5 имеет постоянную величину.

После получения моделированного каротажа сопротивления (MLG_k) 7 путем прогона модели каротажного прибора с преобразованным в прямоугольную форму моделированным профилем удельного сопротивления (Rlay_k) 5 в качестве входных данных формации определяют отношение FLG_k 3 и MLG_k 7. Преобразованный в прямоугольную форму моделированный профиль удельного сопротивления (Rlay_k) 5 затем корректируют, если необходимо, согласно критерию соответствия 8 путем умножения Rlay_k 5 на отношение FLG_k/MLG_k. Это умножение выполняют для некоторого множества точек вдоль каждого разреза постоянной магнитуды, чтобы получить скорректированный преобразованный в прямоугольную форму моделированный профиль удельного сопротивления (Rmod'_k) 4а, который затем преобразуют в прямоугольную форму таким же образом, что и описываемый выше, с получением нового преобразованного в прямоугольную форму моделированного профиля удельного сопротивления (Rlay'_k) (не изображен). Разумеется, точки поэтапного изменения нового Rlay' не обязательно будут совпадать с точками поэтапного изменения предыдущего Rlay.

Таким образом, этот применяемый способ учитывает изменения границ пласта при процедуре обратного преобразования и тем самым дает улучшение результатов по сравнению с уровнем техники.

Изобретение относится к способу каротажа электрического удельного сопротивления геологической формации, окружающей скважинный ствол, заполненный скважинным флюидом. Сущность: осуществляют функционирование прибора каротажа сопротивления в стволе скважины для получения некоторой совокупности диаграмм каротажей сопротивления (FLG₁, FLG₂,..., FLG_n) геологической формации для разных радиальных интервалов (1,..., n) относительно скважинного ствола. Для каждого радиального интервала (k) выбирают моделированный профиль удельного сопротивления (Rmod_k). Вводят моделированные профили удельного сопротивления (Rmod₁, Rmod₂,..., Rmod_n) в имитатор каротажного прибора, чтобы получить для каждого радиального интервала (k) моделированные диаграммы каротажа сопротивления (MLG_k), имеющего глубину исследования, соответствующую радиальному интервалу (k). Для каждого радиального интервала (k) корректируют моделированный профиль удельного сопротивления (Rmod_k) в зависимости от наблюдаемого отклонения каротажа сопротивления (FLG_k) от моделированной диаграммы каротажа сопротивления (MLG_k). Повторяют операции до тех пор, пока для каждого радиального интервала (k) разница между диаграммой каротажа сопротивления (FLG_k) и соответствующей моделированной диаграммой каротажа сопротивления (MLG_k) не будет ниже выбранного порогового значения. Технический результат - повышение эффективности. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ определения электрического удельного сопротивления геологической формации, окружающей ствол скважины, заполненный скважинным флюидом, причем указанный способ включает в себя операции а) функционирования прибора каротажа сопротивления в скважине для получения некоторой совокупности диаграмм каротажей сопротивления (FLG₁, FLG₂,..., FLG_n) геологической формации для разных радиальных дистанционных интервалов (1... n) относительно ствола скважины; б) выбора моделированного профиля удельного сопротивления (Rmod_k) для каждого радиального дистанционного интервала (k, k=1,..., n); в) введения моделированных профилей удельного сопротивления (Rmod_k, Rmod₂,... Rmod_n) в имитатор каротажного прибора для обеспечения для каждого радиального дистанционного интервала (k) моделированных диаграмм каротажа сопротивления (MLG_k), имеющего глубину исследования, соответствующую радиальному дистанционному интервалу (k); г) для каждого радиального дистанционного интервала (k) корректировки моделированного профиля удельного сопротивления (Rmod_k) в зависимости от наблюдаемого отклонения диаграммы каротажа сопротивления (FLG_k) от моделированной диаграммы каротажа сопротивления (MLG_k) и д) повторения операций в) и г) до тех пор, пока для каждого радиального дистанционного интервала (k) разница между диаграммой каротажа сопротивления (FLG_k) и соответствующей моделированной диаграммой каротажа сопротивления (MLG_k) не будет ниже выбранного порогового значения, отличающийся тем, что операция г) включает в себя корректировку каждого моделированного профиля удельного сопротивления (Rmod_k) как функцию отношения FLG_k/MLG_k. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что операция б) включает в себя выбор профиля зоны вторжения флюида в формацию, окружающую ствол скважины. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что каждый моделированный профиль удельного сопротивления (Rmod_k) умножают на отношение FLG_k/MLG_k. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что каждый моделированный профиль удельного сопротивления (Rmod_k) преобразуют в прямоугольную форму до его ввода в имитатор каротажного прибора, и тем, что каждый преобразованный в прямоугольную форму моделированный профиль удельного сопротивления (Rlay_k) корректируют в некоторой совокупности точек вдоль каждого разреза постоянной величины преобразованного в прямоугольную форму моделированного профиля удельного сопротивления (Rlay_k). 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что операция преобразования в прямоугольную форму моделированного профиля удельного сопротивления (Rmod_х) содержит операцию определения точек Rmod_k, в которых его производная в отношении глубины имеет выбранную величину. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что указанная производная является первой производной и выбранная величина содержит по меньшей мере либо локальный максимум, либо локальный минимум первой производной.