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

Для преобразования в цифровую форму каротажных кривых, зарегистрированных осциллографом (подлинников) или оформлен­ ных в виде каротажных диаграмм, разработан и выпускается полу­ автоматический преобразователь типа Ф001. Преобразование каротажных диаграмм целесообразно производить в промысловогеофизических предприятнях.

2. Передача информации от каротажных партий в вычислитель­ ный центр ВЦ пли в промыслово-геофпзическое предприятие (ПГП). Такая передача может быть осуществлена непосредственно либо

диаграмм) результатов геофизических исследований нарочным, са­ молетом или вертолетом. В настоящее время такой способ передачи информации целесообразен в районах, где каротажные партии КП и промыслово-геофлзнческое предприятие расположены близко к вы­ числительному центру или между ними налажена регулярная транс­ портная связь;

б) по телетайпу (с предварительным уплотнением информации [13]), телефону, коротковолновой радиолинии и др. Этот вид пере­ дачи целесообразен в районах с нерегулярной транспортной связью между каротажными партиями КПО и вычислительным центром (или промыелово-геофизпчеекпм предприятием). Можно ожидать, что в дальнейшем радио и телефон будут основными видами пере­ сылки данных в вычислительный центр. Однако в настоящее время в большинстве районов нет условий для их применения вследствие неудовлетворительного развития телефонной связи, трудности осу­ ществления коротковолновой радиолинии и т. п. Для передачи промыслово-геофнзической информации в вычислительный центр может быть использована аппаратура «Север». Эта аппаратура позволяет передавать информацию по радио и телефонному каналу

при помощи полуавтоматического преобразователя Ф001 каротаж­ ные диаграммы вводятся стандартными устройствами ввода с перфо­

типа УВИ-3. Для ввода в БЭСМ-4 цифровых данных, полученных преобразователем ПЛК-4, разработано устройство ввода с перфо­ лент. В некоторых вычислительных центрах применяют макеты этих устройств.

Оценка качества геофизических измерений в скважине осуществ­ ляется интерпретатором по каротажным диаграммам, записанным обычным путем. С развитием машинных методов интерпретации эта функция будет перекладываться на ЭВМ. Контроль качества гео­ физических исследований скважин целесообразно поручить про- мыслово-геофизическим предприятиям. В отдельно действующих партиях КПО эти функции могут быть поручены интерпретационной

10

группе, которая со временем будет выполнять роль промежуточного вычислительного центра МВЦ — «миии-центра».

Проверку цифровых данных до ввода в ЭВМ можно осуществить воспроизведением их периферийным устройством и сравнением с одноименными кривыми, записанными на буровой, илп после ввода — путем вывода их на двукоординатный построитель н экран электронно-лучевой трубки просмотрового устройства МОЗУ (ма­ гнитное оперативно запоминающее устройство). При записи инфор­ мации на перфоленту с этой целью можно использовать многоканаль­ ный регистратор Н024 (см. главу IV, раздел 10).

Еслп учесть, что надежные п оперативные способы контроля качества информации до ввода в ЭВМ не разработаны, а время обработки промыслово-геофизических данных на ЭВМ значительно меньше времени, необходимого для их контроля, то контроль ка­ чества информации можно выполнять в процессе обработки инфор­ мации на ЭВМ и после нее. Для этого необходимо применить про­ граммы контроля и вывода исходных данных вместе с результатами их интерпретации.

2. ОБРАБОТКА I I И Н Т Е Р П Р Е Т А Ц И Я НА ЭВМ

Комплексная интерпретация промыслово-геофизических данных на вычислительных машинах производится в соответствии с задан­ ным вариантом интерпретации. Библиотека программ для обработки и интерпретации данных каротажа п технология обработки по ним описаны в главе V I . В районах, не имеющих регулярной транспорт­ ной связи (Крайний Север, Сибирь и др.), для ускорения выдачи заключения о скважине может оказаться целесообразным проводить предварительную обработку и интерпретацию данных каротажа на месте. С этой целью на базе интерпретационных групп могут быть созданы «мини-центры», оснащенные специализированными вычисли­ тельными устройствами. Подробно эти устройства описаны в главе X I .

3. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИНТЕРПРЕТАЦИИ

Оформление результатов интерпретации включает в себя сле­ дующие операции.

1.Вывод из машины результатов интерпретации данных каротажа

ввиде таблиц, графиков и литологической колонки. Для графиче­ ского представления результатов интерпретации можно использо­ вать многоканальный регистратор типа Н024. Регистратор Ы024 позволяет одновременно вывести (записать на фотобумагу или фотокальку шириной до 430 мм) пять кривых различных геофизиче­ ских величин и литологическую колонку (рис. 2). Результаты обра­ ботки данных Б К З печатаются в виде таблицы при помощи алфа­ витно-цифрового печатающего устройства (АЦПУ). На узкую печать выводятся данные для контроля правильности выделения пластов, отбивки их границ и результатов интерпретации на других этапах.

11

2.Оценка результатов интерпретации и составление заключения

оскважине (см. главу V).

3.Запись промыслово-геофизических данных и результатов их

интерпретации в поисково-информационную систему для хранения и последующего использования при подсчете запасов. Вопросы хранения промыслово-геофизических данных разработаны слабо, поэтому в настоящей работе они не рассмотрены.

4. Размножение результатов интерпретации и передача их в гео­ логоразведочную организацию (ГРО) и в автоматизированную систему управления (АСУ Геология и др.).

Таким образом, исполнителями перечисленных этапов сбора, обработки и хранения промыслово-геофизической информации яв­ ляются: каротажная партия, промыслово-гесфизическое предприя­ тие, вычислительный центр и центр предварительной обработки. Передача и прием информации осуществляется центром предвари­ тельной обработки МВЦ, как это показано на рис. 1, или геолого­ разведочной организацией.

12

Каротажная партия получает и регистрирует геофизическую информацию в аналого-цифровой форме и доставляет ее на пункт передачи или перевозит в промыслово-геофизическое предприятие. Промыслово-геофизическое предприятие осуществляет контроль про- мыслово-геофизических данных, преобразование их, если регистра­ ция проводилась в аналоговой форме, и подготовку полученной информации для интерпретации на ЭВМ. Необходимо отметить, что распределение обязанностей между геофизическим предприятием и вычислительным центром может изменяться в зависимости от объема работ и других условий производства.

Глава II

ПОДГОТОВКА ПРОМЫСЛОВО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ ДЛЯ ИНТЕРПРЕТАЦИИ НА ЭВМ

4. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ Д А Н Н Ы Х В ЦИФРОВОЙ ФОРМЕ

Измеряемые при геофизических исследованиях скважин вели­ чины непрерывно изменяются с глубиной. Поэтому результаты гео­ физических исследований скважин изображают обычно в виде кривых зависимости этих величин от глубины.

Для обеспечения интерпретации промыслово-геофизических дан­ ных на ЭВМ необходимо представить их в цифровой форме — перейти от каротажных кривых электрического, радиоактивного и других видов каротажа к последовательности чисел аь представляющих показания геофизических приборов на различной глубине zt сква­ жины. Интервал между глубинами, на которых определяют значения геофизического параметра, называют шагом дискретизации (кванто­ вания) по глубине. Он может быть постоянным (равномерная си­ стема квантования) или изменяться с глубиной (неравномерная система квантования). Выбор системы квантования для цифровой регистрации промыслово-геофизических данных определяется сле­ дующими условиями [44] .

1. Совокупность цифровых значений должна достаточно точно характеризовать изменение геофизических величин. Существенные (средние, экстремальные) показания, определенные по совокупности цифровых значений и восстановленной по ним кривой, должны отклоняться от значений, снятых с исходной кривой, на величину, меньшую погрешности измерений в. Расхождение в глубинах границ пластов, полученных по исходной кривой и цифровым данным, не должно превышать допустимого значения, в качестве которого можно взять 0,2 м.

2. Должна быть обеспечена возможность определения глубины zt каждого числа at в последовательности чисел с точностью не мень­ шей, чем при ручной интерпретации.

13

3. Объем числового материала, представляющего каротажные кривые, должен быть возможно меньшим. Это требование связано с ограниченной пропускной способностью каналов связи и входных устройств ЭВМ.

4. Последовательность полученных цифровых данных должна обеспечивать воспроизведение каротажных кривых как можно более простыми устройствами.

Рассмотрим различные системы представления промыслово-гео- фнзических данных в цифровой форме с точки зрения выдвинутых условий.

Равномерная система квантования

При постоянном шаге квантования А глубина zt определяется порядковым номером і числа. Последовательность чисел, соответ­ ствующих каротажной кривой, в этом случае упрощается и имеет следующий вид:

преобразования возникают большие ошибки в определении глубины. Чтобы избежать этпх ошибок, при цифровой записи последователь­ ность чисел а,- разбивают иа интервалы (зоны); к зоне относятся числа, полученные в заданных интервалах глубин. Границы интервалов определяют по сигналу «метка», не зависящему от системы синхро­ низации, или по счетчику глубин Сч (z), исправленному по этим же сигналам. При преобразовании данных каротажа иа буровой сигналы «метка» подают меткоуловителем через каждые 20 или 40 м. В начале

погрешность из-за неточности синхронизации снижается во столько

14

ным, не превышает допустимой погрешности геофизических измере­ ний, равной, как известно, 5%. С целью определения оптимального шага квантования рассмотрены теоретические кривые КС для пласта большого сопротивления (рис. 3) и кривые ПС.

Для кривых с острым экстремумом — кривые КС для градиентзондов с L < H (мощности; рис. 3, а, в), кривые бокового каротажа (рис. 3, д и е) и ПС (для пластов малой мощности) наибольшее иска­ жение при преобразовании их в цифровую форму наблюдается

Рис. 3. Расчетные кривые сопротивления против пласта большого сопротивления, снятые градиепт-зондамн длиной L , равной 6d (a), 20d (б, г), d (в) и зондом бокового каротажа (Э, е) (d— диаметр скважины).

в максимуме (минимуме). Для этих кривых оптимальный шаг диск­ ретизации по глубине равен расстоянию между точками пересечения максимума кривых Ог и О, с прямой, параллельной оси глубин:

и ПС — для мощных пластов) величину оптимального шага кванто­ вания получим из условия определения глубины границ (положение точек перегиба) с погрешностью не более 0,2 м. Очевидно, что для этого число точек на участке спада или подъема кривой должно

15

После рассмотрения кривых других видов каротажа (акустиче­ ского, радиоактивного и т. п.) можно предположить, что значения оптимального шага квантования для них будут не меньше величин, полученных для кривых электрического каротажа. Использование же шага дискретизации А больше 0,2 м недопустимо в связи с требо­ ванием привязки цифровых данных по глубине с погрешностью не более 0,2 м. Поэтому при преобразовании данных промыслово-гео- физическпх исследований нефтяных и газовых скважин следует брать шаг квантования 0,1—0,2 м. Погрешность определения глу­ бин при этом же превышает 0,2 м.

е1,0 0,20

Аналогичные результаты определения шага дискретизации кри­ вых КС были получены Н. И. Воскобойником [8) путем анализа спектров кривых КС на основе теоремы В. А. Котельникова. В США для цифровой регистрации данных каротажа нефтяных и газовых

глубине должен быть меньше в 2—4 раза, так как мощность выделя­ емых при этом пластов значительно меньше 0,5 м.

Неравномерная система квантования

Неравномерная система квантования характеризуется тем, что цифровые данные регистрируются с неодинаковым шагом дискре­ тизации по глубине. Производится это следующим образом.

Каротажные показания преобразуются в цифровой код через постоянный по глубине интервал (обычно 0,0625 м) и сравниваются с ожидаемым результатом ait рассчитываемым в предположении постоянства измеряемой величины at (способ ступенчатой апроксимации):

16

или постоянства тангенса угла наклона кривой ср (способ линейной апроксимации) :

Дя;- = A tg ср; і — порядковый номер преобразования в цикле. Разность Да;- определяется по двум начальным точкам текущего цикла преобразований, начиная с регистрации измерения о0/-.

В результате квантования данных каротажа по этой системе последовательность чисел, соответствующих каротажной кривой,

в каждом из указанных способов квантования каротажных данных. С п о с о б с т у п е н ч а т о й а п р о к с и м а ц и и . При ступенчатой апроксимации значение геофизического параметра фик­ сируется только в том случае, когда он отличается от пробитого на перфоленте или нанесенного на магнитной ленте значения на неко­ торую заданную небольшую величину Е . Е С Л И отмечено значение а0, то в дальнейшем фиксируется лишь значение aL в точке і, удовлетво­

ряющее условию

Для обеспечения возможности определения глубин достаточно отметить число K-s пропущенных точек. В результате данные каротажа будут представлены последовательностью зафиксированных чисел

На рис. 4 показаны исходная кривая ПС и кривые, построенные по последовательности чисел, полученных из исходной кривой путем ступенчатой апроксимации. Допустимое отклонение е взято равным 5% от шкалы. Как видно, совпадение кривых достаточно хорошее.

предполагается, что физический параметр фиксируется лишь в точке і,

научно - -гохнгі ,6 кал

>--,.ü,! 50 iê.v* СССР

З К З с М Л Л ч Р

При этом отмечается число точек Ä";-. Затем действия повторяют в том же порядке. В этом случае каротажные данные представляют

На рис. 4 приведены кривые, построенные по последовательности чисел, полученных путем линейной апроксимации показаний исход­ ной кривой ПС. Допустимое отклонение взято равным 2,5 и 5% ог

Рис. 4. Исходные кривые ПС (1) и кривые, построенные по последовательно­ стям чисел, полученных преобразованием исходных кривых при неравномерной

системе квантования (2).

а — способ линейной апроксимации, в = 2,5% ; б — то же, е =5% ; в — спо­ соб ступенчатой апроксимации, е = 5%.

шкалы. Как видно, построенные кривые совпадают с исходной за исключением отдельных небольших участков.

Чтобы оценить, насколько уменьшается количество чисел aL при неравномерной системе квантования по сравнению с их количе­ ством, получаемым при равномерной системе, было произведено цифрование каротажных диаграмм (кривых КС и ПС) различными способами в интервалах продуктивных толщ некоторых месторожде­ ний. В результате было установлено, что число регистрируемых значений физического параметра (aoj, Да,-, Kj) при неравномерной системе квантования способами ступенчатой и линейной апроксима­ ции приблизительно одинаково и в 1,2—2,5 раза меньше числа зна­ чений, получаемых при равномерном расположении точек по глу­ бине [44]. Более оптимистичные данные о сокращении числа реги­ стрируемых цифровых данных при неравномерной системе кванто-

18

вания получены M. А. Даниловым [13,] который считает, что коэф­ фициент уменьшения чисел и равен 16 и более.

Расхождения данных о выигрыше неравномерной системы кван­ тования при цифровой регистрации результатов каротажа объяс­ няются следующими обстоятельствами. При расчете коэффициента уменьшения объема регистрируемой информации т) в случае пере­ менного шага дискретизации кривых М. А. Даниловым не учиты­ валась необходимость в случае неравномерной системы квантования применения промежуточного шага дискретизации А', в 1,5—2 раза меньшего шага дискретизации Д в равномерной системе. Им также не учитывалась запись значений глубины zt (или другой заменяющей ее величины) в каждой точке регистрации кода at последовательно­ стей (6), (8) и (11). Из этого следует, что подсчитанный М. А. Данило­ вым выигрыш в 3—4 раза завышен.

Кроме того, приведенный расчет [13] сделан для всего песчаноглинистого разреза скважин Тюменской области, где непродуктив­ ная часть разреза (глины) составляют большую долю. Рассчитанные таким образом значеиия коэффициента т) могут быть во много раз больше значений г] для продуктивной части разреза, что согласуется с работами [12, 47].

Следовательно, неравномерная система квантования обеспечивает сокращение цифровых данных, регистрируемых на магнитную ленту или перфоленту, что позволяет уменьшить время передачи информа­ ции по каналам связи. Однако эффект от этого не столь значителен, чтобы окупить возникающие трудности, так как усложняется аппа­ ратура как для регистрации, так и для воспроизведения. Эта слож­ ность усугубляется необходимостью применения многоканальной аппаратуры с весьма высокой надежностью в работе.

Необходимость в повышенной надежности аппаратуры при нерав­ номерной дискретизации геофизических данных обусловлена тем, что в этой системе каждое слово обычно несет в себе примерно в ц раз больше информации об интервале разреза скважины, чем при равномерной системе квантования данных по глубине. В этих усло­ виях потеря одного слова при сбое аппаратуры может привести к невосполнимой потере информации о целом пласте или прослое. Поэтому на практике в СССР и за рубежом получила применение равномерная система преобразования геофизических исследований скважин.

5. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ К А Р О Т А Ж Н Ы Х ДИАГРАММ В ЦИФРОВУЮ ФОРМУ

Преобразование промыслово-геофизических данных в цифровую форму можно осуществлять двумя способами: считыванием и преоб­ разованием показаний с уже готовых каротажных кривых или непосредственным преобразованием в процессе проведения измерений. Каждый из способов имеет свои преимущества и свою область применения.