Способ увязки результатов замеров фильтрационно-ёмкостных свойств керна и геофизических исследований по глубине скважины
METHOD OF CASING RESULTS OF MEASUREMENTS OF CORE FILTRATION-CAPACITY PROPERTIES AND GEOPHYSICAL RESEARCH ON THE WELL DEPTH

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли и позволяет осуществить увязку по глубине скважины данных фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) породы, определенных на образцах керна, к кривым ФЕС, рассчитанным по результатам геофизических исследований скважин (ГИС). Под увязкой подразумевают определение глубины образцов керна так, чтобы ФЕС образцов керна максимально соответствовали ФЕС по ГИС на данных глубинах.
В процессе интерпретации данных ГИС часто возникает задача сопоставления результатов прямых измерений на образцах керна и косвенных значений, полученных по ГИС. Для осуществления корректного сопоставления необходимо, чтобы глубины взятия образцов керна и замеров ГИС совпадали. Зачастую наблюдается несоответствие глубин по керну и по ГИС. Существует несколько причин возникновения указанной ситуации, основными из которых являются несоответствие глубин по колонне отбора и каротажному кабелю, а также неполный вынос. Керн отбирается в виде колонки, часть породы выкрашивается и теряется. Оставшиеся куски складывают в ящики последовательно, без промежутков, в совокупности они образуют вынос. Ввиду потери части керна возникает неопределенность в определении глубины взятия образца. Чем меньше процент выноса, тем выше эта неопределенность. Из-за высокой неопределенности в определении исходного положения образцов керн с низким выносом на практике не увязывают с ГИС. Вследствие чего значительная часть керновой информации может не учитываться.
Существуют различные способы автоматизированной увязки данных керна и ГИС по глубине с помощью программных средств.
Известен способ автоматизированной увязки данных керна и электрического каротажа по глубине, реализуемый в компьютерном методе систематизации и обработки информации (US 8.577.614 В2, МПК G06F 15/00, опубл. 05.11.2013 г.). Способ включает предварительную запись информации по керну и электрическому каротажу, последующую их увязку с помощью модуля корреляции и отображение результатов увязки с целью оценки качества.
Из уровня техники известны программные средства, позволяющие производить увязку данных керна и ГИС по глубине:
Fontana Е., Iturrino G.J., Tartarotti P. Depth-shifting and orientation of core data using a core-log integration approach: A case study from ODP-IODP Hole 1256D Original Research Article // Tectonophysics, Volume 494, Issues 1-2, 29 October 2010, pp. 85-100.
Agrinier P., Agrinier B. On the knowledge of the depth of a rock sample from a drilled core // Comptes rendus de l'Academie des sciences. Serie 2, Mecanique, physique, chimie, sciences de l'univers, sciences de la terre, 318(12), 1994, pp. 1615-1622.
[сайт]. URL: http://geoglobesoft.ru.
[сайт]. URL: http://prime.geotec.ru.
[сайт]. URL: http://www.amplituda.ru/ru/petrophysics/Progrobesp/saphir.html
[сайт]. URL: http://pangea.ru/ru/index.php?option=com_content&task=view&id=20&Itemid=23
[сайт]. URL: http://sis.slb.ru/sis/techlog
[сайт]. URL: http://www.ldeo.columbia.edu/BRG/ODP/ODP/CLIP/clip.html
При этом в известных способах увязываются не ФЕС на образцах керна, а каротаж на керне и каротаж в стволе скважины. Поэтому недостатком известных способов является ограниченность их применения для старого фонда скважин, где отсутствуют данные каротажа по керну.
Задачей изобретения является автоматизация процесса увязки результатов измерения ФЕС по керну к данным ФЕС по ГИС.
Техническим результатом изобретения является обеспечение оперативной оценки свойств пласта за счет автоматизации процесса увязки по керну и ГИС.
Технический результат достигается тем, что способ увязки результатов замеров фильтрационно-емкостных свойств керна и геофизических исследований скважин по глубине включает проведение геофизических исследований скважин на скважинах и отбора керна с последующим определением фильтрационно-емкостных свойств на образцах, предобработку керновых данных, построение таблицы настроек увязки данных по керну, содержащей информацию по образцам, полученную в результате замеров ФЕС по керну, а также по фиктивным образцам, соответствующим началу и концу интервалов отбора, в которой задают весовые коэффициенты для образцов керна, ограничения на возможные интервалы сдвигов интервалов выносов керна, образцов внутри интервалов отбора, определяют группы совместно сдвигаемых образцов, типы сдвигов: относительно вышележащих образцов и относительно текущего положения образцов, а также интервалы возможных расстояний между образцами, создание матрицы отклонений значений фильтрационно-емкостных свойств по керну и по данным геофизических исследований скважин для текущего и вышележащих образцов, в которой количество строк матрицы соответствует количеству образцов в таблице настроек увязки данных по керну, количество столбцов - количеству замеров геофизических исследований скважин по глубине, при этом на каждой из строк матрицы определяют значения только для элементов в рамках возможных интервалов сдвигов относительно исходного положения, для чего значения элементов на первой строке заполняют нулями, т.к. первый образец всегда соответствует началу интервала отбора - фиктивному образцу, значения на последующих строках определяют исходя из значений на предыдущих строках, для этого для каждого возможного положения образца вычисляют значения отклонений фильтрационно-емкостных свойств по керну и геофизическим исследованиям скважин для текущего положения образца, умножают на значение соответствующего весового коэффициента образца и определяют положение образца на предыдущем уровне, дающее минимальную сумму отклонений, с учетом ограничений на расстояние между образцами, заданных в таблице настроек, и длину интервала отбора, при этом используют вспомогательные матрицы аналогичной структуры, в которые записывают возможные положения первого образца текущего интервала отбора в матрице отклонений и положение образца на предыдущем уровне для всех последующих строк, после чего определяют положение последнего образца керна из таблицы настроек увязки с минимальным значением суммы отклонений, и по найденному положению определяют его глубину, затем последовательно определяют положение образца на предыдущей строке с использованием данных вспомогательной матрицы, соответственно, определяют глубины всех рассматриваемых образцов, обеспечивающих минимальное несоответствие значений фильтрационно-емкостных свойств по керну и геофизическим исследованиям скважин.
Кроме того, при отсутствии части данных фильтрационно-емкостных свойств по геофизическим исследованиям скважин осуществляют сравнение взвешенных сумм отклонений с учетом количества суммируемых образцов, для этого используют дополнительную вспомогательную матрицу, в которую записывают количество образцов, включенных в подсчет суммы отклонений значений фильтрационно-емкостных свойств по керну и по результатам геофизических исследований скважин для каждого рассматриваемого положения образца.
Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. изображена общая блок-схема алгоритма работы программы для увязки данных ФЕС по керну и ГИС
Предложенный способ формализует процесс увязки путем построения таблицы настроек увязки данных по керну и матриц, характеризующих различные положения образцов керна. Поэтому он позволяет реализовать процесс увязки с помощью компьютерных программ.
Лабораторные исследования керна относятся к прямым методам исследований свойств пласта. Керн отбирается в виде колонки. Из него выпиливаются цилиндрические образцы, на которых выполняются замеры ФЕС. Каждый образец имеет свою глубину отбора и относится к некоторому интервалу выноса. Подвижки могут быть едиными для всего интервала выноса. Такая ситуация характерна в случае высокого процента выноса. Также увязку можно осуществлять внутри самого интервала выноса. Интервалы подвижек могут быть определены исходя из процента выноса.
Данные ГИС относятся к косвенным методам измерения. В результате их интерпретации получают синтетические кривые, характеризующие свойства пласта.
Обычно данные результатов лабораторных исследований керна представляются в виде таблицы, содержащей следующие столбцы: название скважины, глубина начала интервала отбора, глубина конца интервала отбора, процент выноса и глубина отбора образца, данные ФЕС. Данные ГИС представляются в виде кривых, содержащих информацию о глубине каждого замера и значении измеряемой величины на данной глубине. Увязка осуществляется путем поиска величины сдвигов каждого образца керна, чтобы значения ФЕС по керну после увязки максимально соответствовали значениям ФЕС, полученных по ГИС.
Для осуществления предложенного способа увязки основными входными данными являются таблица результатов лабораторных исследований керна после предварительной обработки и данные ГИС. Предобработка керновых данных включает преобразование их к виду, когда конкретная глубина охарактеризована единственным значением определенного ФЕС. Для этого, например, принимают медианное значение ФЕС всех образцов с текущей глубиной места взятия образца.
i
На основании таблицы результатов лабораторных исследований керна строят таблицу настроек увязки данных по керну, содержащую следующие столбцы: название скважины, глубина начала интервала отбора, глубина конца интервала отбора, процент выноса, глубина отбора образца, столбцы со значениями ФЕС и весовыми коэффициентами для каждого образца и ФЕС, соответствующими значениям весовых коэффициентов w, где i - порядковый номер образца. Далее следуют столбцы, в которых указывается: тип образца (исходный, фиктивный, соответствующий началу интервалу отбора - «кровля», фиктивный, соответствующий концу интервала отбора - «подошва»), минимальное расстояние до вышележащего образца, максимальное расстояние до вышележащего образца, номер группы образцов, диапазон сдвига вверх, диапазон сдвига вниз, тип сдвига (абсолютный или относительный).
i
Значения весовых коэффициентов w для фиктивных образцов устанавливают равными нулю.
Значения в столбце «минимальное расстояние до вышележащего образца» определяют как текущее расстояние до вышележащего образца, оно может равняться нулю только в случае, если это первый образец интервала отбора или фиктивный образец «кровля» или «подошва», т.к. исходные образцы не могут накладываться друг на друга, их порядок сохраняется. Данные значения позволяют учесть «несжимаемость» расстояния между образцами внутри интервала отбора.
Значения в столбце «максимальное расстояние до вышележащего образца» вычисляют с учетом значения процента выноса по формуле, представляющей собой сумму минимального расстояния до предыдущего образца и произведения длины интервала отбора на долю не вынесенной части, для всех образцов, кроме относящихся к типу «подошва»,
,
где  - длина интервала отбора;
min
s - минимальное расстояние до вышележащего образца;
max
s - максимальное расстояние до вышележащего образца.
Если значение процента выноса не определено, для расчетов рассматривают значение 100%. Для фиктивного образца «подошва» максимальное расстояние вычисляют как расстояние от нижнего образца интервала до глубины конца интервала отбора.
Образцы с одинаковым номером группы увязывают вместе, т.е. исходное расстояние между образцами сохраняется. При этом значения из столбцов, указывающих тип сдвига, диапазон сдвига вверх, диапазон сдвига вниз игнорируют для всех образцов, кроме первого в группе. При поинтервальной увязке фиктивный образец «кровля» имеет номер на 1 меньше, чем остальные образцы выноса. Это позволяет осуществлять подвижки выноса внутри интервала отбора. Если фиктивный образец «кровля» имеет тот же номер группы, что и остальные образцы выноса, то двигаться будет весь интервал целиком, без подвижек внутри интервала отбора. Для осуществления поточечной увязки внутри интервала отбора необходимо каждому образцу присвоить свой номер группы.
Относительный тип сдвига - сдвиг относительно текущего расстояния до последнего образца предыдущей группы. Абсолютный тип сдвиг - сдвиг относительного текущего положения образца без учета расстояния до соседних групп образцов.
Следующим этапом способа увязки является создание матрицы отклонений значений ФЕС по керну и ГИС F, количество строк которой соответствует количеству образцов в таблице настроек по керну, а количество столбцов - количеству замеров ГИС по глубине. При создании матрицы F определяют значения только для элементов в рамках возможных интервалов сдвигов относительно исходного положения образца.
i
Дополнительно создают вспомогательные матрицы аналогичной структуры: матрицу F_idx, содержащую информацию о положении элемента на предыдущей строке,  положении первого образца интервала отбора, а также F_count, где записывают количество образцов, подлежащих суммированию при расчете суммы отклонений ФЕС по керну и ГИС, при этом суммирование осуществляют после умножения на соответствующие значения весовых коэффициентов w. Значения элементов матрицы F_count не всегда соответствуют количеству строк, т.к. некоторые образцы могут относиться к интервалам, в которых значения ФЕС по ГИС не определены. В этом случае суммирование не осуществляют.
Значения элементов на первой строке матрицы F для всех возможных положений образца заполняют нулями, т.к. первый образец - это всегда фиктивный образец «кровля» с весовым коэффициентом нуль. Затем во вспомогательную матрицу F_idx записывают текущие положения образцов, а соответствующие значения во вспомогательной матрице F_count устанавливают равными единице, в матрице  определяют как текущее положение элемента. Исходя из исходных положений образцов, положений образцов на предыдущей строке, а также значений параметров из таблицы настроек увязки данных по керну: «диапазон сдвига вверх», «диапазон сдвига вниз», «минимальное расстояние до вышележащего образца», «максимальное расстояние до вышележащего образца», «тип образца», «глубина начала интервала отбора», «глубина конца интервала отбора» - определяют возможные положения образцов, начиная со второй строки, вычисляют значения отклонений ФЕС по керну и ГИС для текущего положения образца, умножают на значения весового коэффициента для текущего образца, и определяют положение образца на предыдущей строке, дающее минимальную сумму отклонений, с учетом ограничений на расстояние между образцами и на длину интервала выноса. Во вспомогательную матрицу F_idx записывают положение образца на предыдущем уровне, в матрицу F_count - количество суммируемых элементов, в матрицу  - значение для определенного образца на предыдущем уровне, если образец принадлежит тому же интервалу отбора, и текущее положение образца, если это фиктивный образец «кровля».
После расчета значений элементов матрицы отклонений значений ФЕС по керну и ГИС и вспомогательных матриц определяют положение последнего образца керна из таблицы настроек увязки с минимальным значением суммы отклонений, по найденному положению определяют его глубину.
Затем последовательно определяют положение образца на предыдущей строке с использованием данных вспомогательной матрицы F_idx, соответственно, определяют глубины всех рассматриваемых образцов, обеспечивающих минимальное несоответствие значений ФЕС по керну и ГИС. Таким образом осуществляют увязку результатов замеров ФЕС керна и ГИС по глубине скважины.
В общем случае данные матрицы F_count не используют, но в случае, когда часть данных ФЕС по ГИС отсутствует, при подсчете суммы отклонений учитывают количество суммируемых образцов. При поиске элемента на предыдущем уровне осуществляют сравнение сумм отклонений, деленное на количество суммируемых образцов.
Специально разработанная программа для ЭВМ позволяет осуществлять описанную процедуру определения глубин образцов в автоматизированном режиме. Входными данными для компьютерной программы являются таблица результатов лабораторных исследований керна и данные ФЕС по ГИС. Алгоритм увязки сводится к поиску оптимального положения образца на основе вычисления и сравнения функции качества между возможными положениями образцов. На выходе программа выдает данные образцов керна, увязанные по глубине, и отчеты по результатам увязки.