СПОСОБ ОБЪЕДИНЕНИЯ МОДЕЛИ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОВОДКИ СКВАЖИНЫ С ОПЕРАТИВНОЙ ПЕТРОФИЗИЧЕСКОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИЕЙ ДАННЫХ ГИС В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ И СИСТЕМА, РЕАЛИЗУЮЩАЯ СПОСОБ Российский патент 2021 года по МПК E21B47/02 E21B7/04 G01V99/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее техническое решение относится к области компьютерной обработки данных, в частности к способам и системам компьютерной обработки специализированных данных для обеспечения процесса сопровождения бурения скважин.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Одним из аналогов заявленного решения можно считать способ, описанный в патенте РФ № 2560462 (Халлибертон Энерджи Сервисез Инк. (US), 20.08.2015). Патент описывает определение траектории скважины. формируемой бурильной колонной, Данный способ включает в себя и основывается на данных, характеризующих один или более параметров бурения. между по меньшей мере двумя точками инклинометрии; усреднение полученных данных за заданные шаги приращения между указанными двумя точками инклинометрии; расчет на основе усредненных данных прогнозируемой реакции бурильной колонны для каждого из заданных шагов приращения; определение реакции бурильной колонны на изменения угла наклона и азимута для каждого из заданных шагов приращения; формирование прогнозируемой траектории скважины исходя из изменения угла наклона и азимута; сравнение указанной прогнозируемой траектории скважины с измеренной траекторией скважины; и если результаты указанного сравнения приемлемы, определение вероятного положения скважины исходя из указанного изменения угла наклона и азимута для каждого из заданных шагов приращения.

[0003] Наиболее близким является патент РФ № 2687668 С1 «Способ и система комбинированного сопровождения процесса бурения» (Общество с ограниченной ответственностью "Геонавигационные технологии" (RU), 15.05.2019). Данное изобретение подразумевает обеспечение, построение и актуализацию комбинированной модели, которая объединяет в себя анализ геомеханических и геонавигационных параметров для обеспечения комплексного решения в части контроля процесса проводки скважины и контроля устойчивости ствола скважины. В решении используется геонавигационная модель и построенные на основе неё синтетические каротажные кривые и их применении в построении гибридной модели для определение наиболее оптимальной траектории для точной проводки скважины в рамках целевого интервала, которая так же обеспечивает напряженное равновесие в горной среде и исключает риски при бурении и последующей эксплуатации скважины.

[0004] Общими недостатками известных из уровня техники решений является то, что необходимо учитывать при проводке скважин петрофизические свойства и их применения в построении гибридной модели для снижения погрешности моделирования и расположения траектории не только в целевом интервале, но и в части пласта с наилучшими фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС), что влияет на повышение роста дебита и коэффициента извлечения продукта.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Решаемой технической проблемой, присущей известным из уровня техники аналогам, является обеспечение учета петрофизические свойств разрабатываемых скважин с помощью комбинированной геонавигационно-петрофизической модели.

[0006] Основной технический результат заключается в снижения погрешности моделирования траектории проводки скважин с обеспечением проводки скважины не только в целевом интервале, а в части пласта с наилучшими ФЕС.

[0007] Дополнительный технический результат, связанный с основным, заключается в повышении роста дебита и коэффициента извлечения продукта, за счет проводки скважины в части пласта с наилучшими ФЕС.

[0008] Заявленный технический результат достигается за счет компьютерно-исполняемого способа сопровождения процесса бурения скважин с помощью комбинированной геонавигационно-петрофизической модели, содержащий исполняемые вычислительным средством этапы, на которых:

- создают первичную геонавигационно-петрофизическую модель на основании данных о ранее пробуренных скважинах;

- получают данные во время бурения разрабатываемой скважины;

- обновляют первичную геонавигационно-петрофизическую модель на основании упомянутых полученных данных во время бурения разрабатываемой скважины;

- с помощью обновленной модели осуществляется определение

положения ствола скважины в целевом интервале;

петрофизической интерпретации данных каротажа;

оптимальной траектории проводки скважины в зависимости от геологических структурных построений. фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) и положения флюидальных контактов;

- выполняют оценку с помощью обновленной модели положения скважины внутри целевого пласта на основании траектории в зависимости от ФЕС;

- формируют сигнал по итогам выполненной оценки и при необходимости осуществляют корректировку комбинированной модели для нахождения траектории скважины внутри целевого пласта с оптимальными ФЕС.

[0009] В одном из частных примеров реализации способа данные ранее пробуренных скважин включают в себя данные по меньшей мере данные инклинометрии и ГИС.

[0010] В другом частном примере реализации способа определяется предварительное оптимальное положение траектории скважины внутри интервала заданных параметров ФЕС.

[0011] В другом частном примере реализации способа при выполнении петрофизической интерпретации данных каротажа рассчитываются петрофизические параметры. такие как: коэффициенты глинистости, пористости, проницаемости и водонасыщенности.

[0012] В другом частном примере реализации способа анализ геологических структурных построений выполняется для определения расположения целевого пласта в пространстве.

[0013] В другом частном примере реализации способа определяется изменчивость расположения целевого пласта, включающая определение по меньшей мере изменения мощности и/или наличия сдвиговых нарушений.

[0014] В другом частном примере реализации способа осуществляется расчет ФЕС на основе данных каротажа, с учетом влияния на регистрируемые физические свойства геологической структуры.

[0015] В другом частном примере реализации способа сигнал представляет собой индикатор состояния нахождения траектории скважины в целевом интервале.

[0016] В другом частном примере реализации способа сигнал отображается в графическом интерфейсе пользователя.

[0017] Заявленный технический результат достигается также при реализации заявленного решения в виде вычислительной системы, содержащей по меньшей мере один процессор и по меньшей мере одно запоминающее устройство, хранящее машиночитаемые инструкции, которые при их исполнении реализуют вышеуказанный способ.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0018] Фиг. 1 иллюстрирует общую схему построения геонавигационной модели.

[0019] Фиг. 2 иллюстрирует пример отображения геонавигационной модели.

[0020] Фиг. 3 иллюстрирует общую схему построения петрофизической модели.

[0021] Фиг. 4 иллюстрирует блок-схему выполнения заявленного способа.

[0022] Фиг. 5 иллюстрирует общую схему комбинированной геонавигационно-петрофизической модели.

[0023] Фиг. 6 иллюстрирует схему моделирования откликов каротажных приборов на основании показаний каротажных приборов. геологической модели месторождения и расположения скважины в пласте.

[0024] Фиг. 7 иллюстрирует пример вычислительного устройства.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0025] В ситуации разработки и бурения сложных высокорискованных объектов с высокими степенями неопределенности` на первый план выходит задача создания и использования единой платформы для интеграции различных дисциплин, вовлеченных в процесс бурения, и взаимодействующих в реальном времени для повышения точности определения петрофизических характеристик и расположения скважин в интервалах с наилучшими фильтрационно-емкостными свойствами. Для достижения поставленных задач используются петрофизические и геонавигационнные модели на каждом этапе строительства скважин - «до бурения», «в процессе бурение», «после бурения». Сущность заявленного технического решения заключается в объединении петрофизической и геонавигационной модели на каждом этапе строительства скважин и последовательной реализации моделей на основе предшествующего этапа, в особенности на этапе «до бурения» и «во время бурения».

[0026] Как представлено на Фиг. 1 - Фиг. 3 геонавигационная и петрофизическая модели строятся на одних и тех же исходных данных. Повышение точности и информативности комбинированной модели достигается за счет нивелирования погрешностей моделирования при объединенных расчетах. Геонавигация (геологическая проводка скважины) представляет собой преднамеренное изменение положения ствола скважины в пласте, основанное на анализе геологической, геофизической информации и данных инклинометрии, поступающих в процессе бурения. Геонавигационная модель позволяет обосновать количественные показатели изменения траектории.

[0027] На Фиг. 4 представлена блок-схема выполнения заявленного способа (100) сопровождения бурения скважин. На первом этапе (101) до начала бурения строится первичная комбинированная геонавигационно-петрофизическая модель. Построение комбинированной геонавигационно-петрофизической модели выполняется на основе ранее записанных данных ГИС и данных, получаемых в процессе бурения скважин (этап 102), которые впоследствии используются для обновления комбинированной модели в процессе бурения.

[0028] До бурения скважины для построения геонавигационной модели используются данных ГИС, инклинометрия скважины, геологическая модель. Задачи петрофизической модели на данном зтапе - выполнить оценку качества входных данных для геонавигационной модели посредствам построения гистограмм и диаграмма рассеивания используемых данных ГИС (методы радиометрии, электрометрии), показания методов должны быть идентичны в схожих объектах, скорректировать замеры за условия измерений, определить интервалы оптимальных фильтрационно-емкостных свойств для подготовки траектории скважины. Погрешность измерений данных ГИС накладывает погрешность и на геонавигационнную и на петрофизическую модель. Использование комбинированной модели позволяет снизить данную погрешность. Петрофизическая модель, полученная на этапе «до бурения», позволяет ввести в показания методов каротажа корректировки за счет условий измерения (температура, давление, диаметр скважины, геологическая структура) и расположения ствола относительно геологических границ, т.е. с учетом изгибов геонавигационной модели.

[0029] Параметры, используемые для построения комбинированной модели на этапе (101), могут включать в себя: данные инклинометрии скважины (замеры угла и азимута по глубине), показания методов каротажа (методы радиометрии, электрометрии, акустический каротаж) и др. На этапе (102) при получении новых данных в процессе бурения комбинирования модель обновляется, с учетом скорректированных, а не сырых, необработанных данных, что влияет на точность итоговой модели. В процессе бурения обновление комбинированной модели происходит на основе данных инклинометрии и показаний приборов каротажа в процессе бурения.

[0030] На этапе (103) по обновленной первичной комбинированной модели осуществляется определение положения ствола скважины в целевом интервале, выполняется петрофизическая интерпретация данных каротажа, определяется оптимальная траектория проводки скважины в зависимости от геологических структурных построений, фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) и положения флюидальных контактов.

[0031] С помощью обновленной комбинированной модели на этапе (103) производится не только определение текущего положения ствола скважины в целевом интервале, но и оперативная петрофизическая интерпретации данных каротажа в режиме реального времени, рассчитываются стандартные петрофизические параметры (коэффициенты глинистости, пористости, проницаемости, водонасыщенности), а также любая необходимая зависимость от исходных каротажных данных, заданная как параметрически, так и с применением логических выражений, полученная по результатам тестирования керна или на основе статистического анализа ранее пробуренных скважин.

[0032] Определение оптимальной траектории проводки скважины происходит как с точки зрения геологических структурных построений. расположения целевого пласта в пространстве и его изменчивости (изменение мощности, наличия сдвиговых нарушений), так и с точки зрения ФЕС и положения флюидальных контактов‘ для чего выполняется расчет ФЕС на основе данных каротажа, с учетом влияние на регистрируемы физические свойства геологической структуры, а именно расположение и близость контрастных границ.

[0033] На этапе (104) выполняется оценка с помощью обновленной модели, полученной на этапе (103), положения скважины внутри целевого пласта на основании траектории в зависимости от ФЕС. В процессе бурения обновление комбинированной модели происходит на основе данных инклинометрии и показаний приборов каротажа в процессе бурения. Петрофизическая модель, полученная на этапе «до бурения», позволяет ввести в показания методов каротажа корректировки за счет условий измерения (температура, давление, диаметр скважины) и расположения ствола относительно геологических границ, т.е. с учетом изгибов геонавигационной модели. Определение положения скважины внутри целевого пласта происходит уже с учетом обновленных ФЕС, что приводит к повышению точности за счет использования скорректированных петрофизических данных.

[0034] На этапе (105) осуществляется анализ положения текущего ствола скважины в целевом интервале с оптимальными показателями ФЕС. Положение ствола скважины в интервале с оптимальными ФЕС определяется на основе сравнения распределения ФЕС с учетом геонавигационной модели с этапа «до бурения», обновленной геонавигационно-петрофизической модели и заданными критериям сходимости. Критерии сходимости определяются в зависимости от изученности района работ, целей и рисков бурения. Ввод и учет критериев сходимости может осуществляться как специалистом, непосредственно осуществляющим ввод информации и анализ работ по проводке скважины, так и с помощью программных решений, например, моделей машинного обучения (искусственных нейронных сетей, классификаторов и т.п.), осуществляющих данный процесс в автоматизированном режиме.

[0035] Неотъемлемой компонентой комплексного сопровождения бурения в реальном времени является автоматизированная система сигнализирующих индикаторов. В зависимости от взаимной комбинации автоматически интерпретируемых петрофизических параметров (фильтрационно-емкостных), а также отклонения фактической траектории (траектория с этапа «в процессе бурения») от плановой (траектория на этапе «до бурения»), осуществляется расчет индикатора состояния в реальном времени и его визуализация (например, цветовая, символьная, с выделением элементов графического интерфейса и т.п.). Данное решение помогает значительно повысить оперативность реагирования специалиста по сопровождению бурения на отклонения целевых показателей от проектных. Сигнал может отображаться в интерфейсе соответствующего вычислительного устройства специалиста, например, компьютере, смартфоне, планшете и т.п.

[0036] По итогам оценки положения ствола скважины на этапе (105) формируется сигнал о результатах выполненной оценки (106) и если текущее положение скважины не находится в целевом интервале с оптимальными параметрами ФЕС, т.е. в интервале с лучшими показателями ФЕС при текущей проводки ствола скважины (Фиг. 5), то выполняется корректировка этапа (107) комбинированной модели для последующего расположения траектории скважины внутри целевого пласта с оптимальными ФЕС.

[0037] Поскольку до начала бурения строится геонавигационно-петрофизическая модель, с помощью которой определяют на основании ранее пробуренных скважин не только границы целевого интервала при различных сценариях, но и оптимальное положение траектории скважины внутри интервала с точки зрения максимизации вскрытия пропластков с оптимальными ФЕС, то что позволяет определять положение траектории скважины с наилучшими показателями ФЕС внутри целевого интервала, тем самым обеспечивая рост дебита и коэффициента извлечения продукта.

[0038] Как представлено на общей схеме формирования комбинированной модема на Фиг. 5, на этапе «после бурения», финальной стадии строительства - при окончательной петрофизической интерпретации данных ГИС, собранных в горизонтальных скважинах и скважинах с большим отходом от устья для снижения уровня погрешности в петрофизических оценках используется финальная геонавигационная модель (часть комбинированной модели) для получения в ней смоделированных откликов каротажных приборов.

[0039] На Фиг. 6 представлена схема моделирования откликов каротажных приборов на основании показаний каротажных приборов, геологической модели месторождения и расположения скважины в пласте. Отклики каротажных приборов, которые регистрируются и идут в работу для инженеров по геонавигации и петрофизики, зависят от характеристик прибора и свойств изучаемого разреза, положения скважины в разрезе. Таким образом, основной водной информацией, используемой модулями, являются:

1) Параметры прибора - расстояние между приемниками и излучателями, рабочая частота прибора, положение антенны (угол наклона);

2) Геологическая модель месторождения - структурные поверхности, в т.ч. углы падения пластов, распределение свойств по разрезу, т.е. пластовая модель вдоль опорной скважины, свойства над- и подстилающих пород;

3) Траектория плановой скважины - положение скважины в пространстве.

[0040] Основные шаги алгоритма моделирования откликов каротажных приборов на основании показаний каротажных приборов, геологической модели месторождения и расположения скважины в пласте:

1) Построение пластовой модели, распределение свойств пластов вдоль плановой траектории, в т.ч. в выше- и нижележащих пластах;

2) Расчет ожидаемых откликов от прибора для данного разреза и положения траектории - построение прямой модели;

3) Сравнение реальных откликов от прибора с модельными;

4) В случае несоответствия реальных откликов модельным. корректировка модели и границ пластов. В случае соответствия - фиксирование окончательной модели и переход к расчету фильтрационно-емкостных свойств.

[0041] После получения смоделированного набора данных ГИС, используется для расчетов данных ФЕС оптимальный (в плане достоверности) набор каротажей (смоделированный каротаж или фактические замеры). Такой подход позволит учесть причины расхождения показаний каротажей в горизонтальных и вертикальных скважинах и значительно повысить сходимость оценок ФЕС для использования в будущих проводках скважин. Результирующие ФЕС используются в построении геологической и геонавигационной модели для этапа «до бурения» титановым скважинам. Каждый цикл позволяет повысить достоверность будущих моделей на этапе «до бурения» и качество принимаемых решений на папе «в процессе бурения».

[0042] На Фиг. 7 представлен общий вид вычислительной системы (200) (вычислительного устройства) пригодной для выполнения способа (100). В общем случае система (200) содержит такие компоненты, как: один или более процессоров (201), по меньшей мере одну оперативную память (202), средство постоянного хранения данных (203), интерфейсы ввода/вывода (204), средство В/В (205), средства сетевого взаимодействия (206).

[0043] Процессор (201) выполняет основные вычислительные операции, необходимые для функционирования системы (200) или функционала одного или более его компонентов. Процессор (201) исполняет необходимые машиночитаемые команды, содержащиеся в оперативной памяти (202)

[0044] Память (202), как правило, выполнена в виде ОЗУ и содержит необходимую программную логику, обеспечивающую требуемый функционал. Средство хранения данных (203) может выполняться в виде HDD, SSD дисков, рейд массива, сетевого хранилища, флэш-памяти, оптических накопителей информации (CD, DVD, MD, Blue-Ray дисков) и т.п. Средство (203) позволяет выполнять долгосрочное хранение различного вида информации, например, истории обработки запросов (логов), идентификаторов пользователей, данные камер, изображения и т.п.

[0045] Интерфейсы (204) представляют собой стандартные средства для подключения и работы с системой (200) или иными вычислительными устройствами. Интерфейсы (204) могут представлять, например, USB, RS232, RJ45, LPT, COM, HDMI, PS/2, Lightning, FireWire и т.п. Выбор интерфейсов (204) зависит от конкретного исполнения системы (200), которая может представлять собой персональный компьютер, мейнфрейм, серверный кластер, тонкий клиент, смартфон, ноутбук и т.п., а также подключаемых сторонних устройств.

[0046] В качестве средств В/В данных (205) может использоваться: клавиатура, джойстик, дисплей (сенсорный дисплей), проектор, тачпад, манипулятор мышь, трекбол, световое перо. динамики. микрофон и т.п.

[0047] Средства сетевого взаимодействия (206) выбираются из устройства, обеспечивающий сетевой прием и передачу данных, например, Ethernet карту, WLAN/Wi-Fi модуль, Bluetooth модуль, BLE модуль, NFC модуль, IrDA, RFID модуль, GSM модем и т.п. С помощью средства (206) обеспечивается организация обмена данными по проводному или беспроводному каналу передачи данных, например, WAN, РАN, ЛВС (LAN), Интранет, Интернет, WLAN, WMAN или GSM.

[0048] Компоненты системы (200), как правило, сопряжены посредством общей шины передачи данных.

[0049] В настоящих материалах заявки было представлено предпочтительное раскрытие осуществление заявленного технического решения. которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемою объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники.

Настоящее техническое решение относится к области компьютерной обработки данных, в частности к способам и системам компьютерной обработки специализированных данных для обеспечения процесса сопровождения бурения скважин. Основной технический результат заключается в снижении погрешности моделирования траектории проводки скважин с обеспечением проводки скважины не только в целевом интервале, а в части пласта с наилучшими ФЕС. Заявленный технический результат достигается за счет компьютерно-исполняемого способа сопровождения процесса бурения скважин с помощью комбинированной геонавигационно-петрофизической модели, содержащего исполняемые вычислительным средством этапы, на которых: создают первичную геонавигационно-петрофизическую модель на основании данных о ранее пробуренных скважинах; получают данные во время бурения разрабатываемой скважины; обновляют первичную геонавигационно-петрофизическую модель на основании упомянутых полученных данных во время бурения разрабатываемой скважины; с помощью обновленной модели осуществляется определение положения ствола скважины в целевом интервале, петрофизической интерпретации данных каротажа, оптимальной траектории проводки скважины в зависимости от геологических структурных построений, фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) и положения флюидальных контактов; выполняют оценку с помощью обновленной модели положения скважины внутри целевого пласта на основании траектории в зависимости от ФЕС; формируют сигнал по итогам выполненной оценки и при необходимости осуществляют корректировку комбинированной модели для нахождения траектории скважины внутри целевого пласта с оптимальными ФЕС. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Компьютерно-исполняемый способ сопровождения процесса бурения скважин с помощью комбинированной геонавигационно-петрофизической модели, содержащий исполняемые вычислительным средством этапы, на которых:

- создают первичную геонавигационно-петрофизическую модель на основании данных о ранее пробуренных скважинах;

- получают данные во время бурения разрабатываемой скважины;

- обновляют первичную геонавигационно-петрофизическую модель на основании упомянутых полученных данных во время бурения разрабатываемой скважины;

- с помощью обновленной модели осуществляется определение положения ствола скважины в целевом интервале; петрофизической интерпретации данных каротажа;

оптимальной траектории проводки скважины в зависимости от геологических структурных построений, фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) и положения флюидальных контактов;

- выполняют оценку с помощью обновленной модели положения скважины внутри целевого пласта на основании траектории в зависимости от ФЕС;

- формируют сигнал по итогам выполненной оценки и при необходимости осуществляют корректировку комбинированной модели для нахождения траектории скважины внутри целевого пласта с оптимальными ФЕС.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что данные ранее пробуренных скважин включают в себя по меньшей мере данные инклинометрии и ГИС.

3. Способ по п.2, характеризующийся тем, что определяется предварительное оптимальное положение траектории скважины внутри интервала заданных параметров ФЕС.

4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что при выполнении петрофизической интерпретации данных каротажа рассчитываются петрофизические параметры, такие как: коэффициенты глинистости, пористости, проницаемости и водонасыщенности.

5. Способ по п.1, характеризующийся тем, что анализ геологических структурных построений выполняется для определения расположения целевого пласта в пространстве.

6. Способ по п.5, характеризующийся тем, что определяется изменчивость расположения целевого пласта, включающая определение по меньшей мере изменения мощности и/или наличия сдвиговых нарушений.

7. Способ по п.1, характеризующийся тем, что осуществляется расчет ФЕС на основе данных каротажа с учетом влияния на регистрируемые физические свойства геологической структуры.

8. Способ по п.1, характеризующийся тем, что сигнал представляет собой индикатор состояния нахождения траектории скважины в целевом интервале.

9. Способ по п.8, характеризующийся тем, что сигнал отображается в графическом интерфейсе пользователя.

10. Система сопровождения процесса бурения скважин с помощью комбинированной геонавигационно-петрофизической модели, содержащая по меньшей мере один процессор и по меньшей мере одно запоминающее устройство, хранящее машиночитаемые команды, которые при их исполнении процессором выполняют этапы по любому из пп. 1-9.