Интерпретация данных ГИС на базе системно-структурного подхода учебн

3

СПИСОК АББРЕВИАТУР И ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АК – акустический каротаж БК – боковой каротаж

БКЗ – боковое каротажное зондирование ВКМКС – Верхнекамское месторождение калийных солей ВНК – водо-нефтяной контакт ГГК – гамма-гамма-каротаж

ГИС – геофизические исследования скважин ГК – гамма-каротаж ГСР – геолого-статистический разрез

ГТК – геолого-технический комплекс ДС – диаметр скважины КВ – кавернограмма

МБК – микробоковой каротаж МЗ – микрозондирование

А2 (А 2.0 М 0.5 N) – стандартный 2-метровый градиент-зонд НГК – нейтронный гамма-каротаж ПС – потенциал собственной поляризации скважин

4

ВВЕДЕНИЕ

Подход к геологическим объектам исследования как к системам выражает одну из главных особенностей современного научного познания. Геология является сферой научной и практической деятельности, в которой использование системного подхода предопределено спецификой геологических объектов. Поэтому в настоящее время весьма актуальны вопросы изучения системной организованности геологических объектов и выявления системных закономерностей в построении геологических тел.

Использование системных представлений имеет большое значение при моделировании геологических объектов, так как системный подход при моделировании нефтегазовых месторождений ориентирован на учет индивидуальных особенностей эксплуатационных объектов и комплексирования всевозможных расчетов, показателей, заключений и экспертных оценок.

Изучение связей и взаимодействий компонентов геологических объектов на разных уровнях их организации позволяет подойти к пониманию значения геологических структур. Для более полного и научно обоснованного выделения объектов как систем различного уровня в геологии целесообразно разработать модели этих систем с учетом их иерархии. Важнейшей особенностью объекта как системы является его иерархичность, которая означает, что каждый ее компонент, в свою очередь, может рассматриваться как система, а сама исследуемая система представляет собой лишь один из компонентов более широкой системы.

Эффективность применения системно-структурного подхода в нефтяной отрасли наиболее ярко проявляется при исследовании (моделировании) нефтяной залежи. Описание залежи как геологического объекта с учетом окружающей её среды приоб-

5

ретает системно-структурный характер. Очевидно, что одним из основных этапов построения реальной модели является проведение геологических границ (литологических, геологофизических и т.п.).

Нефтяная и газовая промышленность и собственно добыча нефти и газа – если не единственный, то один из немногих видов человеческой деятельности, описываемой известной философской триадой – « производитель (человек трудящийся) – орудие труда и средства производства – предмет труда», в процессе которой производитель не видит предмет своего труда, т.е. нефтяную или газовую залежь. Отличительная особенность нефтяной или газовой залежи – ее недоступность для изучения путем непосредственных наблюдений и измерений. Информация о залежи является косвенной и к тому же дискретной (разрывной, несплошной), характеризующей далеко не все «точки» (элементарные объемы) продуктивного пласта, а преимущественно те, где пробурены скважины и эти скважины каким-то образом исследованы, т.е. в них проведены измерения каких-то физических величин.

Процесс добычи нефти и газа представляет собой взаимодействие двух больших систем: 1) управляющей («производитель» и «орудия труда, средства производства») и 2) управляемой («предмет труда» – залежь). Известно, что управляемая система имеет гораздо больше степеней свободы (т.е. характеристик своего положения и поведения в пространстве и во времени), чем управляющая, возможности воздействия которой на управляемую систему (как в целом, так и на ее отдельные компоненты) весьма ограничены по разным причинам. Коэффициент полезного действия управляющей системы объективно невысок; его повышение может быть достигнуто только за счет систематического и углубленного изучения предмета труда по мере поступления все новой информации об управляемой системе – залежи нефти или газа, т.е. при осуществлении мониторинга. Доскональное знание предмета труда в любом производственном процессе необходимо для рациональной ор-

6

ганизации (планирования и проектирования) этого процесса и для, по возможности, безошибочной прогнозной оценки результатов труда (производственного процесса). В условиях рыночной экономики эта необходимость трансформируется в довольно жесткие прагматические требования: какой объем прибыли будет получен в конкретный период функционирования производства, какую часть прибыли направить на развитие производства (совершенствование орудий труда и средств производства и изучение предмета труда), и какую – на восстановление и поддержание трудоспособности производителя (все вопросы социального характера).

Противоречие между необходимостью знания предмета труда и невозможностью его непосредственного изучения преодолевается единственно возможным способом – построением модели предмета труда (в данном случае – модели нефтяной или газовой залежи). Другими словами, вопросы рациональной организации и прогнозирования результатов труда в нефтяной и газовой промышленности решаются не непосредственно для реальной нефтяной и газовой залежи, а для ее модели. Запасы и величины планируемых объемов добычи нефти и газа определяются на основе моделей залежи нефти или газа, реальные же нефть и газ добываются из реальных залежей, причем нередко далеко не в тех количествах, в которых планируются.

Налицо извечная, и вряд ли когда-нибудь до конца устранимая, сложная ситуация в нефтяной и газовой отрасли, когда на основе скудных сведений о залежи приходится принимать ответственные решения по вопросам проектирования, анализа и регулирования разработки нефтяных и газовых залежей, несущие в себе высокую степень риска, что в условиях рыночной экономики может привести к крайне нежелательным социальноэкономическим последствиям.

Получение информации о геологическом строении недр и их нефтегазоносности осуществляется по результатам скважинных исследований. Наиболее полные сведения о пересеченных скважинами отложениях получают при интерпретации данных

7

геофизических исследований скважин (ГИС), которые вместе с материалами литологического и палеонтологического изучения образцов горных пород и скважинных термометрических, потокометрических и др. исследований могут явиться основой для создания моделей нефтяных и газовых залежей, получения ли- толого-стратиграфических описаний разрезов скважин и характеристики каждого из вскрытых скважиной пластов, построения схем корреляции и т.п. (В.Н. Дахнов, В.А. Долицкий). Поэтому материалы ГИС являются основным источником информации о геологическом строении нефтяных и газовых месторождений.

Большие возможности использования результатов обработки скважинных наблюдений при поиске и разведке нефтяных и газовых месторождений, при подсчете запасов углеводородного сырья, проектировании и контроле процессов разработки месторождений доказаны многолетней практикой таких ученых, как Б.Ю. Вендельштейн, С.С. Итенберг, С.Г. Комаров.

В связи с увеличением объема промыслово-геофизической информации и необходимостью оперативной ее обработки в свое время (в конце прошлого века) широко использовались компьютерные технологии. Машинная обработка данных ГИС позволяет решать геологические задачи: расчленение и корреляция разрезов скважин, моделирование залежей углеводородного сырья, построение всевозможных прогнозных карт, определение численных значений геопараметров, так необходимых для решения задач подсчета запасов, проектирования, анализа и регулирования разработки нефтяных и газовых месторождений (А.И. Волков, Ш.А. Губерман, Т.Ф. Дьяконова).

Значительный вклад в развитие методов машинной интерпретации данных ГИС внесли многие исследователи: В.А. Бадьянов, Ш.А. Губерман, Г.Н. Зверев, В.Г. Ингерман, А.Е. Кулинкович, Н.Н. Сохранов, М.М. Элланский. Теоретические основы решения важнейших вопросов интерпретации ГИС на ЭВМ разработаны Э.М. Браверманом, В.Н. Вапником, Ю.А. Ворониным, Ю.И. Журавлевым, А.И. Холиным, Я.И. Хургиным и др. Пер-

8

спективы кардинального повышения качества машинной интерпретации данных ГИС следует связывать с обращением к так называемому системному (илисистемно-структурному) подходу.

Вопрос о системном изучении природных объектов в начале 30-х годов прошлого века впервые был поставлен известным биологом Л. Берталанфи, который сформулировал основные положения теории системных исследований. Дальнейшее развитие системных исследований связано с работами А.К. Анохина, К. Боулдинга, А.А. Ляпунова, А.А. Малиновского, Д. Нидхема, Н.Ф. Овчинникова, А. Рапопорта, В.Н. Садовского, Ю.А. Урманцева, У.Р. Эшби и других авторов. Вопросы применения системного подхода в геологии рассмотрены в трудах В.И. Вернадского, Ю.А. Воронина, Л.Ф. Дементьева, А.Н. Дмитриевского, А.Б. Каждана, Ю.Н. Карагодина, Л.Д. Кноринга, Ю.А. Косыгина, В.А. Соловьева, А.И. Холина, Л.И. Четверикова, И.П. Шарапова, Ю.В. Шурубора, М.М. Элланского и ряда других исследователей.

Сегодня главной задачей нефтяной и газовой отрасли является повышение качества моделирования нефтяных и газовых залежей. Очевидная значимость данной проблемы обусловлена следующими обстоятельствами:

–недоступностью залежи УВ для непосредственных измерений ее горно-геологических параметров;

–возможностью создания хотя бы приблизительных представлений о залежи только на основе косвенных (опосредованных) измерений;

–дискретностью прямых и даже косвенных измерений, т.е. возможностью их получения далеко не во всех без исключения точках пласта, а только в пересечениях его(пласта) скважинами;

–изменчивостью оценок начальных параметров залежей,

связанной с получением новой информации в процессе их разбуривания и эксплуатации, и порождаемой этим необходимостью непрерывной корректировки моделей;

– высокой трудоемкостью и длительностью «ручного» построения моделей залежей и неизбежной при этом значительной

9

долей субъективизма интерпретатора, строящего эти модели, зависимостью получаемых результатов от его опыта, интуиции, уверенности и других личностных данных.

Это свидетельствует о том, что модели нефтяных и газовых залежей никогда не могут быть полностью адекватными моделируемым объектам. Поэтому проблема совершенствования методов построения моделей залежей всегда актуальна и остра.