книги из ГПНТБ / Сохранов Н.Н. Машинные методы обработки и интерпретации результатов геофизических исследований скважин

H . H. COXPAHOB

МАШИННЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ И ИНТЕРПРЕТАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СКВАЖИН

И З Д А Т Е Л Ь С Т В О « Н Е Д Р А»

М О С К В А 1973

ВВЕДЕНИЕ

В повышении эффективности геофизических исследований сква­ жин одной из наиболее важных задач является усовершенствование методов их интерпретации. В значительной мере решению этой задачи может способствовать автоматизация процесса обработки и интерпретации на основе использования универсальных электрон­ ных вычислительных машин (ЭВМ).

Применяемые в настоящее время способы обработки и интерпре­ тации данных геофизических исследований скважин не обладают нужной оперативностью и не обеспечивают полного использования геологической информации, содержащейся в них. Дело усложняется тем, что в скважине проводится большой комплекс геофизических исследований, который не всегда удается использовать полно при ручной интерпретации. В результате интерпретация нередко прово­ дится лишь для ограниченных участков разреза скважин. Низкая производительность существующих способов интерпретации не дает возможности осуществить различные варианты ее для выбора наи­ более достоверного решения. Особенно это характерно для методов исследования скважин, интерпретация которых связана с большим числом вычислений.

Применение электронных вычислительных машин позволяет провести обработку материалов геофизических исследований по всему разрезу скважин со значительно меньшими затратами труда, чем при ручной интерпретации. При этом значительно повышается качество интерпретации и соответственно эффективность промысловогеофизических исследований при поисках и разведке нефтяных и газовых месторождений.

Повышение геологической эффективности промыслово-геофизи­ ческих исследований в результате машинной интерпретации обеспе­ чивается более глубоким детальным анализом геофизических дан-- ных, применением более сложных и точных физико-математических моделей изучаемых объектов (разреза, пласта-коллектора и др.), дальнейшим усовершенствованием методики интерпретации, рас­ смотрением различных вариантов моделей, получением более объек­ тивных и детальных результатов по сравнению с результатами рз^ч- ной обработки и уменьшением числа случайных и вызванных не­ достаточной квалификацией интерпретатора ошибок.

Вместе с этим массовая обработка данных промысловой геофи­ зики с помощью вычислительных машин позволяет значительно повысить производительность интерпретации и ускорить выдачу заключений о скважине. Хронометраж отдельных этапов обработки данных каротажа на ЭВМ и расчеты показали, что применение вы­ числительных машин даже при полуавтоматическом способе преоб­ разования ускоряет интерпретацию промыслово-геофизических данных примерно в 2—3 раза. При этом высвобождаются интерп­ ретаторы, которые могут быть использованы для более квалифициро­ ванных работ: контроля качества измерений, более тщательного обоснования заключений, подсчета запасов и т. п. Ускорение вы­ дачи заключений о скважинах по промыслово-геофпзическим данным существенно повысит эффективность геологоразведочных работ на нефть и газ.

В связи с изложенным выше в Советском Союзе и за рубежом большое внимание уделяется автоматизации обработки и интерпре­ тации промыслово-геофизических данных. Переход на автомати­ ческую интерпретацию материалов геофизических исследований скважин потребовал решения широкого круга теоретических, мето­ дических и аппаратурных задач.

ВСоветском Союзе в 1961 году под руководством С. Г. Комарова,

А.Е. Кулинковпчем, С. М. Зунделевігч и автором были начаты исследования возможностей использования вычислительных машин для отбивки границ и определения удельного сопротивления пластов

до данным бокового каротажного зондирования.

С этого времени как в Советском Союзе, так и за рубежом широко развернулись научно-исследовательские работы по математическому и техническому обеспечению машинной обработки промысловогеофизических данных. В СССР разработаны алгоритмы и программы для основных этапов интерпретации геофизических исследовании скважин при помощи цифровых вычислительных машин. А. Е. Ку­ линковпчем, Г. Е. Гаузером, Р. П. Шапиро и автором разработаны алгоритмы выделения пластов и отбивки их границ по данным элек­ трического каротажа. С. М. Зунделевич, С. Г. Комаровым, А. Е. Кулинковичем и автором создана методика машинной обработки данных бокового каротажного зондирования и других модификаций каро­ тажа сопротивления.

Автором с Р. М, Шкураль и И. М. Чуриновой разработана про­ грамма литологического расчленения разреза скважин и выделения коллекторов по комплексу геофизических данных. С. Г. Комаровым, Э. Ю. Миколаевским с участием автора предложены критерии и со­ ставлен алгоритм оценки характера насыщения коллекторов в пес- чано-глинистом разрезе. Большой вклад в разработку и усовершен­ ствование алгоритмов машинной интерпретации внесли С. М. Аксельрод, Г. Н. Зверев, А. И. Соломасов и др.

Разработанные алгоритмы и программы послужили основой для создания ряда систем оперативной интерпретации, которые сейчас внедряются в практику промысловой геофизики. К ним относятся:

4

система «КАРОТАЖ», разработанная во Всесоюзном научно-исследо­ вательском институте геофизических методов разведки (ВНИИГео-

ВНИИГИС (б. Волго-Уральском филиале ВИИИГе о физики) под ру­ ководством Г. I i . Зверева разработана система «непрерывной» интер­ претации данных каротажа ГИК-2, в которой в отличие отр анее упо­ мянутых систем обработка исходных геофизических данных произво­ дится поточечно без предварительного расчленения разреза на пласты [22]. Существенный вклад в разработку способов оценки коллекторских свойств пластов на ЭВМ внесен М. М. Элланским. Им разра­ ботана методика оценки пористости и нефтенасыщенности песчаных коллекторов на основе многомерного корреляционного анализа. Ш. А. Губерман использовал алгоритмы и программы «распознава­ ния образов» для разделения нефтеносных и водоносных коллекто­ ров, а также для решения других задач.

Различные системы программ для интерпретации данных каро­ тажа на цифровых вычислительных машинах разработаны за ру­

«ЛОГМАТИК». Эти интерпретирующие системы включают в себя комплекс программ, обеспечивающий полную обработку и интер­ претацию геофизических исследований скважин: выделение пластовколлекторов, определение характера их насыщения и оценку по­ ристости, водонасыщенности и глинистости. Однако использование их у нас затрудняется тем, что они рассчитаны на комплекс геофизи­ ческих исследований, не применяемый в Советском Союзе.

Параллельно с развитием математического обеспечения методов интерпретации данных промысловой геофизики разрабатывались технические средства для осуществления их при помощи цифровых вычислительных машин. В Советском Союзе разработаны и при­ меняются полуавтоматический преобразователь каротажных диа­ грамм, цифровые регистраторы результатов промыслово-геофизиче- ских измерений непосредственно на скважине и устройство вывода и регистрации в графической форме результатов интерпретации на машине.

Большой вклад в разработку этой аппаратуры внесли А. М. Ме­ дик-Шахназаров, А. Г. Мельников, 3. Ш. Банар, Г. С. Ненмарк и др. Коллективом исследователей под руководством В. П. Ефремова разработана аппаратура для передачи геофизической информации по телефону и радиоканалу. Большой интерес представляют работы М. А. Данилова по уплотнению геофизической информации при цифровом способе ее представления и передачи по телетайпу. Ана­ логичная аппаратура для цифровой регистрации данных каротажа

5

Автоматическая обработка и интерпретация результатов гео­ физических исследований скважин возможны при помощи как ана­ логовых вычислительных устройств, так и электронных цифровых вычислительных машин (ЭВМ).

При обработке и интерпретации данных каротажа приходится пользоваться большим числом исходных величин, с которыми необ­ ходимо проводить различные математические и логические операции в разной последовательности с многократным обращением к преды­ дущим результатам. Этим условиям наилучшим образом удовлетво­ ряют электронные вычислительные машины. Для обработки и интер­ претации данных каротажа при помощи аналоговых вычислительных устройств потребовалось бы большое число их, причем с изменением алгоритма необходимо было бы изменять аналоговые вычислительные устройства. В соответствии с этим применение электронных вычисли­ тельных машин в настоящее время является более перспективным, чем аналоговых. Однако не исключена возможность, что в дальнейшем для интерпретации промыслово-геофизических данных окажется необходимым комплексное использование цифровых и аналоговых машин.

Глава I

СБОР, ОБРАБОТКА И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ

Процесс обработки промыслово-геофизических данных на циф­ ровых вычислительных машинах разделяется на следующие основные этапы [46].

1. Сбор промыслово-геофизической и геологической информации, преобразование данных в цифровую форму, запись их на магнитную ленту, перфоленту и перфокарты, транспортировка (передача) инфор­ мации в вычислительный центр, контроль и ввод в машину.

2.Обработка и интерпретация этих данных на ЭВМ по комплексу программ.

3.Оформление и хранение результатов интерпретации, печать таблиц, вычерчивание кривых, карт, литологических разрезов, запись исходных данных и результатов интерпретации на магнитную

7

ленту для длительного хранения и использования в сводной интер­ претации геолого-геофнзическпх данных по пласту или месторож­ дению.

Сбор информации и оформление результатов интерпретации на ЭВМ являются вспомогательными этапами интерпретации. Однако опыт применения вычислительных машин показывает, что на эти этапы приходится основная доля (до 95%) времени, затрачиваемого на обработку. Поэтому без автоматизации их нельзя сократить сроки выдачи заключения о скважине по промыслово-геофизнческим данным.

Наибольший эффект автоматическая обработка и интерпретация промыслово-геофнзпческпх данных дают в том случае, когда автома­ тизация охватывает все указанные выше этапы. Были предложены различные варианты технологических схем интерпретации данных каротажа, послужившие основой для создания автоматизированных

геофизической информации при исследовании скважин, технологи­ ческим процессом обработки ее в вычислительном центре и способом передачи в вычислительный центр.

Рассмотрим характеристику промыслово-геофпзической инфор­ мации и особенности ее обработки.

Получаемый предприятии Советского Союза объем промысловогеофизических данных, представленных в цифровой форме, равен (1—1.5) • 109 чисел/год при шаге дискретизации по глубине Д = 0,1 м. Имеющийся опыт применения ЭВМ для обработки указанной инфор­ мации показывает, что необходимо 100—150 ч машинного времени БЭСМ-4 в сутки, т. е. пять-семь машин. Из приведенных данных очевидно, что интерпретация результатов промыслово-геофизических исследований может успешно осуществляться при помощи ЭВМ класса БЭСМ-4 и выше.

Предприятия, получающие данные геофизических исследований скважин, размещены по всей территории СССР. Каждое из них получает информацию объемом 5 - (106—108) чисел/год. Следова­ тельно, при четкой организации оперативной интерпретации на ЭВМ ни одно промыслово-геофизическое предприятие не может обеспечить загрузку машины более 10 ч. Полученные промысловогеофизнческие данные должны обрабатываться в течение дня после их получения.

Стандартные периферийные устройства ЭВМ не могут обеспечить ввод промыслово-геофизических данных и вывод результатов их интерпретации. Для этого необходимы специальные устройства ввода и вывода. Устройства ввода промыслово-геофизических данных могут быть унифицированы с подобными устройствами сейсмической и другой информации.

Из приведенных выше материалов видно, что обработку про- мыслово-геофизической информации целесообразно проводить в об­ щих геофизических вычислительных центрах. С развитием надеж-

8

ной и оперативной системы передата информации станет возможным создание специализированных промыслово-геофизнческпх вычисли­ тельных центров. Так как результаты интерпретации геофизических исследований скважин (заключение о нефтегазоносное™, подсчет запасов и др.) оказывают прямое влияние на дальнейший ход раз­ ведки месторождений и их разработку, то автоматические обработка и интерпретация промыслово-геофизических данных должны вхо­ дить в общую автоматизированную систему управления геолого­ разведочными работами АСУ; например, АСУ Геология. Эти сооб­

ряс. 1. Автоматизированная система сбора, хранения п обработгиі промыслово-геофизнческпх данных на ЭВМ.

1 — движение исходной геофизической и геологической информации; 2 — то же, по каналу связи; 3 — движение результатов обработки инфорыаціш; 4 — то же, по каналу связи.

сбора хранения и обработки промыслово-геофизических данных при помощи вычислительных машин (рис. 1), разработанной ВНИИГеофизикой.

1. СБОР ИНФОРМАЦИИ

Сбор геофизической информации включает в себя следующие операции.

1. Получение промыслово-геофизических данных в цифровой форме с записью на магнитную или бумажную ленту (перфоленту) одновременно с регистрацией их на осциллографе. В каротажных партиях (КП) для цифровой регистрации данных каротажа могут быть использованы преобразователи ПМЗ-3 или ПЛК-4. В отдельно действующих каротажных партиях КПО, работающих в районах Крайнего Севера и Сибири, может применяться аппаратура типа «Север».

9