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

пз эмпттерного повторителя и триггера Шмитта, подается импульс напряжения. Сформированный импульс через транзисторные ключи и управляющие триггеры Т1 и Т2 (см. рис. 29) поступает на считы­ вающие устройства.

ного двоичного счетчика, управляющего матричным дешифратором. Счетчик считает синхроимпульсы, поступающие со считывающего устройства. По сигналу «конец слова» (импульсу с пятой дорожки устройства) триггеры счетчика устанавливаются в исходное положе­ ние. Для получения серии импульсов, сдвинутых по времени, ис­ пользован матричный дешифратор двоичного кода, в горизонтальные шины которого включены сопротивления, соединенные с отрица­ тельным полюсом источника питания.

Вертикальные шины подключены к транзисторам электронного счетчика. В исходном положении счетчика все диоды дешифратора, связанные с горизонтальной шиной «О» заперты, вследствие чего эта шина получает отрицательный потенциал —6В. После прихода пер­ вого синхроимпульса на счетный вход счетчика первый триггер счет­ чика опрокидывается. Отрицательный потенциал, возникший при этом на выходе триггера, запирает диод, связанный с первой Ш И Н О Й . Так как все остальные диоды, связанные с шиной «1», также заперты, то на ней возникает отрицательный потенциал —6В.

Следующий синхроимпульс возвращает первый триггер счетчика в исходное положение и перекидывает второй триггер. Такая ком­ бинация положений триггеров приводит к запиранию всех диодов, связанных с шиной «2», на ней появляется отрицательный потенциал и т. п. Таким образом, отрицательный потенциал появляется пооче­ редно на всех выходах дешифратора в соответствии с числом им­

ющего слова. Она представляет собой электронный счетчик, содержа­ щий шесть триггеров, соединенных по счетному входу. В начале работы импульс «сброс», подаваемый на вход первого счетчика, уста­ навливает его в первоначальное положение. Для задержки считы­ вания на Кѵ тактов (шагов дискретизации) в электронный счетчик заносится дополнительным кодом считанная с перфоленты вели­ чина Кѵ. Тактовые импульсы с датчика циклов поступают на вход счетчика и суммируются с занесенным в него дополнительным чи­ слом 64,— Ку. После поступления Кѵ импульсов счетчик схемы за­ держки устанавливается в нулевое положение и в блок передачи БП сигналов датчика циклов в схему управления считыванием подается

з о н . Если число чисел в зоне канала I I больше, чем в зоне канала I , то сигнал «конец зоны» приходит раньше в канал I (см. рис. 29). При помощи схемы сравнения ИІ и управляющего триггера ТУІ

70

считывание в этом канале прекращается, а осветитель гальваноме­ тров и лентопротяжный механизм регистратора выключаются.

При приходе сигнала «конец зоны» в канале I I срабатывает схема сравнения ИІІ и управляющий триггер ТУП выключает протяжку перфоленты канала И. После остановки перфоленты в канале I I запускается ждущий мультивибратор, и через 70 мс включаются оба считывающих устройства, которые протягивают интервалы перфо­ лент между признаками «конец зоны», согласуя этим по глубине считывание следующей информации.

Если число чисел в зоне канала I I меньше, чем в зоне канала I , то сигнал «конец зоны» приходит раньше в канал I I , и отключение

обеспечивает нанесение линий глубин через каждые 20 мм и фотогра­ фирование отметки глубины скважины в метрах против каждой де­ сятой линии. Нанесением управляет фотоэлектрическое устройство, состоящее из диска с двумя рядами отверстий, приводимого в движе­ ние от ведущего вала лентопротяжного механизма. С двух сторон диска против соответствующего ряда отверстий расположены лампа и фотодиод.

При прохождении отверстий первого ряда мимо лампочки и фото­ диода с помощью электронной схемы с релейным выходом включаются лампы засветки линий глубин и на фотоленту наносятся тонкие ли­ нии. Против десятого отверстия первого ряда диска расположено одно более широкое отверстие. При прохождении этого отверстия между лампой и фотодиодом с помощью дополнительной электрон­ ной схемы с релейным выходом шунтируется балластное сопротивле­ ние в цепи ламп засветки линий глубин и подготавливается для вклю­ чения цепь ламп фотографирования показаний счетчика глубины. При проходе десятого отверстия первого ряда включаются лампы линий, которые наносят жирную линию глубин и против нее фотогра­ фируются цифры счетчика глубин.

Конструкция прибора

Преобразователь-регистратор (рис. 31) конструктивно выполнен в виде передвижного лабораторного прибора, состоящего из реги­ стратора 2 и стенда 12, вмещающего блоки электроники 1 и блок питания 13.

Регистратор установлен на стенде на ножках. Он включает в себя гальванометры, блок кинематики, лентопротяжный механизм и панель управления. Семь гальванометров установлены в пяти ма­ гнитных блоках. Блоки гальванометров с помощью цилиндрических линз 9 экспонируются на соответствующих дорожках фотоленты. Контроль записи производится по перемещеншо'блоков гальваномет­ ров на визуальной шкале 8. Между магнитными блоками укреплены три осветителя линий глубин, устройство для нанесения условных

71

и 6 «масштаб», лампочки 5 для контроля наиесения знака литологии, а также ручка 4 установки начального положения фотоэлектриче­ ского устройства, наблюдаемого через окно 3.

В блоке электроники 1 элементы -схемы смонтированы в 22 уни­ фицированных выдвижных панелях, устанавливаемых в стенде 12. Панели имеют печатный монтаж и включаются в схему преобразова­ теля штепсельными разъемами. Каждая имеет свое функциональное назначение и вставляется в соответствующее гнездо стенда. В верх­ ней части стенда находится панель управления 11 блоком элек­ троники, на которой установлены приборы управления пре­ образователем.

Работа с преобразователем-регистратором Н024

Воспроизведение кривых по цифровым данным и регистрация результатов интерпретации данных каротажа на ЭВМ при помощи

4) включают тумблеры «осветители гальванометров» и регули­ руют накал ламп потенциометром «накал»;

5) тумблер «юстировка—глубина» устанавливают в положение «юстировка»;

6)коммутируют гальванометры и устанавливают их блики на нуль потенциометрами «корректор нуля»;

7)регулируют чувствительность гальванометров (масштаб за­ писи) потенциометрами «масштаб» при нажатой кнопке «калиб­ ровка»;

8)устанавливают необходимый режим считывания в зависимости от длины слов на перфолентах;

9) переключатели «датчик циклов» и «скорость ленты» ставят в положения, обеспечивающие необходимый масштаб глубин. Поло­ жения этих переключателей определяют по формуле (18);

10)переключатель «подготовка—работа» устанавливают в поло­ жение «подготовка»;

11)фотоэлектрическое устройство нанесения линий глубин и счетчик глубин устанавливают в положения, соответствующие глу­

бине первых слов на перфолентах и масштабу глубин; -

12)выключают осветители гальванометров и линий глубин и протягивают засвеченный участок фотоленты;

13)переключатель «юстировка—глубина» устанавливают в по­ ложение «глубина», а переключатель «подготовка—работа» — в по­ ложение «работа»;

14)включают осветители и считывающие устройства и произво­ дят запись.

73

Глава V

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ПРОМЫСЛОВО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ НА ЭВМ

11. Ф И З И Ч Е С К И Е И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И Н Т Е Р П Р Е Т А Ц И И ГЕОФИЗИЧЕСКИХ И ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СКВАЖИН

При геофизических исследованиях скважин измеряют различные параметры (кажущееся удельное сопротивление, потенциал электри­ ческого поля, гамма-излучение и др.), отражающие физические свой­ ства пересеченных скважиной пород — удельное сопротивление, способность самопроизвольного образования электрического поля, естественную гамма-активность, способность замедления и поглоще­ ния нейтронов и др. По полученным величинам необходимо опреде­ лить литологический характер пластов, пересеченных скважиной, установить наличие в них полезных ископаемых. Переход от резуль­ татов каротажа к геологическим данным называют интерпретацией данных каротажа. Интерпретацию данных каротажа, проводящуюся с целью поисков полезных ископаемых, обычно разделяют на два этапа 1 [20].

Первый этап — геофизическая интерпретация (обработка данных каротажа) — сводится к определению физических свойств пластов по величинам, замеренным при каротаже, например, определение удельного сопротивления пластов и зоны проникновения по кажу­ щимся сопротивлениям, полученным зондами Б К З , индукционного и бокового каротажей, исправление показаний различных методов каротажа (ПС, ГК, НГК, и др.) на влияния мощности пласта, диа­ метра скважин и других условий измерений. Большая часть задач этого этапа имеет достаточно корректиную физико-математическую постановку. Поэтому для решения их при интерпретации применяют формулы, номограммы и палеточные данные, полученные моделиро­ ванием или аналитическим решением прямых задач каротажа.

1 При оценке технического состояния скважнн, определении параметров наклона пластов п контроле за разработкой нефтяных и газовых месторождений интерпретацию данных каротажа на этапы не разделяют.

75

Имеются альбомы палеток для интерпретации данных бокового каро­ тажного зондирования, бокового и индукционного каротажей, кри­ вые зависимости ПС и показаний ГК и НГК от мощности пласта, формулы п поправочные кривые для учета влияния интегрирующей ячейки на замеры зондами радиоактивного каротажа и др.

Однако необходимо отметить, что прямые задачи решены для простых условий каротажа (одиночные однородные пласты, некото­ рые случаи для анизотропных пластов). Поэтому применение ре­ зультатов решения прямых задач для интерпретации имеет ограни­ чения, которые должны учитываться методикой и алгоритмом ин­ терпретации.

На втором этапе проводится геологическая интерпретация — по совокупности физических свойств, определенных на первом этапе пнтерпретации, и имеющихся геологических данных решают сле­

6) изучение регионального строения нефтегазоносных областей. Некоторые задачи этого этапа интерпретации не имеют строгой математической постановки; для решения их часто применяют кор­ реляционные связи, полученные статистическим путем, вероятност­ ные способы оценки и другие методы математической статистики. Для разделения пластов на классы, например, по характеру насыще­

ния [11] предложены методы распознавания образов.

Методы математической статистики и распознавания образов применимы для узкого круга задач, решаемых при помощи геофизи­ ческих исследований скважин. К ним можно отнести определение

разрезов скважин и изучения геометрии залежи (определения водонефтяного контакта ВНК, эффективных мощностей) и тем более для первого этапа интерпретации эти методы применять трудно. Кроме того, использование методов математической статистики и рас­ познавания образов требует большого объема геолого-геофизического материала и не раскрывает физической сущности явлений, что за­ трудняет их применение на начальной стадии разведки месторо­ ждений.

В связи с этим необходимо стремиться к получению физических моделей интерпретируемых объектов (продуктивного пласта, рудного тела и др.), чтобы на их основе определить исходные теоретические данные для интерпретации. Это направление широко используют в нашей и зарубежной практике. Разработаны и применяются спо­ собы интерпретации данных каротаяса на основе моделей чистого песчаника (методы Арчи и др.), глинистого сложного песчаника

76

(В. H . Дахыов, С. Г. Комаров, В. Е. Вилли) и трещинного коллек­ тора (А. М. Нечай) и др.

Таким образом, в машинных методах обработки и интерпретации данных каротажа физико-математический подход к решению задач остается основным.

По характеру решаемых задач и используемых исходных геологогеофизических данных интерпретацию геофизических исследований скважин можно разделить на оперативную и сводную.

Под оперативной интерпретацией подразумевают выдачу заклю­ чений о наличии в разрезе пробуренной скважины пластов-коллек­ торов, характере их насыщения, а также рекомендаций по опробо­ ванию пластов. Отличительной особенностью оперативной интерпре­ тации является то, что она проводится на всех этапах разведки нефтя­ ных и газовых месторождений, в том числе и в первых пробуренных на площади скважинах, когда еще нет надежных материалов для сопоставления геологических данных (керн, опробование пластов и др.) и геофизических исследований скважин.

Сводная интерпретация проводится по отдельным пластам и месторождениям с целью обобщения всех имеющихся по ним геологогеофизических данных; при этом стоит задача возможно более полной оценки пласта — геометрических параметров, коллекторских свойств и характера насыщения. В результате сводной интерпретации обычно выдаются исходные данные для подсчета запасов нефти и газа и для проектирования разработки или доразведки пласта, а также усовер­ шенствуются приемы и критерии интерпретации.

При автоматизации обработки и интерпретации данных каротажа на ЭВМ возникают различные задачи. Рассмотрим задачи оператив­ ной интерпретации.

12. ОПЕРАТИВНАЯ И Н Т Е Р П Р Е Т А Ц И Я Д А Н Н Ы Х КАРОТАЖА НА ЭВМ

Для автоматизации оперативной интерпретации промысловогеофизических данных необходима разработка математического обес­ печения ЭВМ, включающего комплекс интерпретирующих и слу­ жебных алгоритмов и программ. Характер интерпретирующих алго­ ритмов определяется задачами оперативной интерпретации и соста­ вом используемой в ней исходной геофизической и геологической информации.

Оперативная интерпретация включает в себя решение задач обоих этапов интерпретации: геофизической и геологической.

Геофизическая интерпретация включает определение истинных значений физических параметров пород (пластов). Решение этой задачи заключается в приближении кажущихся значений величин, измеряемых при геофизических исследованиях скважин, к значениям физических параметров пород путем внесения поправок на влияние мощности, вмещающих пород, бурового раствора и других факторов. Широко известной процедурой этого этапа интерпретации является определение удельного сопротивления пород и зоны проникновения

77

в них (обработка Б К З и других кривых сопротивления — ИК, Б К , МБК). Другой процедурой является исправление кривых НГК, ГК, ПС и др., в практике машинной интерпретации называемое транс­ формацией кривых. При геофизической интерпретации проводят увязку кривых сопротивления и трансформированных кривых по глубине.

Геологическая интерпретация включает литологическое расчле­ нение разреза скважины и выделение коллекторов, оценку пористости, глинистости и характера насыщения (нефтегазоносности) коллек­ торов.

Решение этих задач возможно только при комплексном исполь­ зовании данных геофизических и геохимических исследований скважин. Поэтому алгоритмы и программы интерпретации должны быть составлены для их решения, а не для обработки данных от­ дельных методов каротажа.

Кроме основных задач, связанных с выделением и качественной оценкой коллекторов в разрезе, оперативная интерпретация должна обеспечить определения кривизны скважин, углов и азимута наклона пластов, а также контроль за разработкой нефтяных и газовых скважин по промыслово-геофизическим данным. Эти задачи не свя­ заны между собой технологически и решаются раздельно.

Исходными данными для оперативной интерпретации являются последовательности геофизических величин, замеренных в точках скважины, расположенных по заданной системе, обычно равномер­ ной, с постоянным шагом дискретизации А по глубине. Для интер­ претации этих данных применяют два способа: точечный и пластовый.

В точечной интерпретации, иногда неправильно называемой не­ прерывной, определение физических параметров пород (удельного сопротивления, гамма-активности и др.) производится по замерам в каждой точке скважины (интервале дискретизации данных), что равнозначно решению обратных задач каротажа в общем виде. Результаты точечной интерпретации могли бы более детально описать разрез скважины, и в этом аспекте они предпочтительны. Однако основным требованием, предъявляемым к интерпретации данных каротажа, является точность и надежность получаемых результа­ тов. С этой точки зрения для реализации точечного варианта интер­ претации в настоящее время нет теоретически обоснованных методов интерпретации даже для самых простых случаев разреза. Особенно большие трудности возникают при определении удельного сопротив­ ления пород.

Значительно лучше предпосылки для реализации на ЭВМ пласто­ вой интерпретации. Для скважин с плоско-горизонтальными гра­ ницами сред (пластовых моделей разреза) решены прямые задачи бокового каротажного зондирования, индукционного и бокового каротажей. Имеющиеся численные решения указанных задач позво­ ляют достаточно строго осуществить пластовую интерпретацию дан­ ных каротажа сопротивлений в большинстве случаев разреза. Точ­ ность определения удельного сопротивления пород при этом значи-

78

тельно выше, чем при точечной интерпретации. Важным достоинством пластовой интерпретации данных каротажа на ЭВМ является также небольшой расход машинного времени: в 10—20 раз меньше времени, необходимого для точечной интерпретации.

В связи с изложенным выше в большей части разработанных систем этапы геофизической интерпретации данных каротажа реа­ лизованы в пластовом варианте. При сегодняшем состоянии разра­ ботки обратных задач каротажа — это единственно правильное ре­ шение. Для реализации на ЭВМ задач геологической интерпретации данных каротажа могут быть использованы оба варианта обработки: пластовый и точечный, так как на этих этапах обычно используют геофизические величины, исправленные на мощность и вмещающие породы.

При интерпретации данных каротажа в первых разведочных скважинах на площади всегда отмечается недостаток геологической информации (результатов опробования и испытания скважин, опре­ делений коллекторских свойств пород по керну и др.). В связи с этим алгоритмы для оперативной интерпретации должны быть основаны прежде всего на физических моделях пластов, а также на имеющемся опыте ручной интерпретации. Вместе с тем система оперативной интерпретации должна обеспечивать использование накапливаемой от скважины к скважине геологической информации. Для этого необходимо, чтобы алгоритмы и программы оперативной интерпре­ тации позволяли уточнять критерии выделения коллекторов и оценки их нефтегазоносиости по геофизическим данным, критерии однород­ ности для отбивки границ пластов. С этой целью может быть исполь­ зован корреляционный анализ и другие методы математической ста­ тистики.

Необходимость усовершенствования критериев и алгоритмов оперативной интерпретации с появлением дополнительной геологи­ ческой и геофизической информации о пласте вызывает необходимость хранения и поиска этой информации, т. е. разработки информа­ ционно-поисковой системы. Отметим, что такая система еще в большей степени нужна для сводной интерпретации геолого-геофизических данных, поэтому ее разработка должна проводиться с учетом нужд как оперативной, так и сводной интерпретации.

Основными требованиями к этой системе являются: гарантия долговременного хранения и быстрого извлечения (поиска) информа­ ции для обработки. Эти требования противоречивы в том отношении, что носители долговременного хранения (фотолента, перфокарты) не обеспечивают необходимую оперативность поиска информации; магнитные же носители — лента, диски — пока не обеспечивают надежного хранения в течение длительного времени. Последнее обстоятельство создает трудности в разработке информационнопоисковой системы для обработки данных каротажа.

Разработка и внедрение машинных методов интерпретации дан­ ных каротажа требуют объективной оценки надежности и эффектив­ ности получаемых результатов. С этой целью библиотека системы

79