СТРАТИГРАФИЧЕСКАЯ И СТРУКТУРНАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ НАКЛОННЫХ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СТВОЛОВ СКВАЖИН
STRATIGRAPHIC AND STRUCTURAL INTERPRETATION OF DEVIATED AND HORIZONTAL WELLBORES

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Настоящая заявка притязает на приоритет согласно предварительной заявке США № 61/901 761, поданной 08.11. 2013, которая включена в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В операциях бурения стволы скважин создают в подповерхностных горных формациях с целями, которые включают извлечение природных ресурсов из подземных источников. В некоторых установках способы бурения могут изменяться для создания наклонных стволов скважин, чтобы размещать скважину в конкретном районе или между стратиграфическими пластами и другими особенностями строения, имеющимися в формации. При направленном бурении, например, ствол скважины может вначале иметь вертикальную траекторию, а на последующей глубине траектория ствола скважины может быть отклонена с использованием одного или более типов инструментов и процедур направленного бурения.
[0003] Наклонные и горизонтальные скважины, полученные путем направленного бурения, могут быть полезны в ряде вариантов применения для совершенствования разработки нетрадиционных коллекторов, особенно в сочетании с усовершенствованными способами добычи нефти, такими как гидравлический разрыв. Однако структурная интерпретация наклонных и горизонтальных скважин может вызывать затруднения в неоднородных формациях, содержащих различные стратиграфические составы, напластования, и ориентацию слоя, поскольку скважина может проходить через тот же стратиграфический пласт несколько раз, создавая трудности в выравнивании и корреляции профилей измерения в данных, полученных из формации.
[0004] Соответствующее получение характеристик формации с использованием данных, созданных с помощью различных скважинных инструментов, является важным фактором в направлении размещения скважины в данной зоне, представляющей интерес. Выбранная траектория скважины для направленного бурения может быть заранее определена в некоторых случаях на основе интерпретации трехмерной геометрии стратиграфического напластования подземных формаций, перед началом операций бурения. В других способах бурения, таких как каротаж в процессе бурения (logging-while-drilling, LWD) и направленное бурение, получение характеристик формации может происходить во время разработки скважины или вскоре после нее, путем использования инструментов, встроенных в оборудование низа бурильной колонны или параллельно бурильной колонне. В некоторых сценариях LWD может иметь преимущества, особенно когда существует опасение, что свойства формации будут изменены при вторжении скважинных флюидов или там, где применение спускаемых на кабеле инструментов может быть затруднено.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] Данный раздел описания приведен для представления выбора принципов, которые дополнительно раскрыты в представленном ниже подробном описании. Данное краткое изложение не предназначено для идентификации основных или существенных отличий заявленного изобретения, а также не предназначено для использования в качестве средства, ограничивающего объем заявленного изобретения.
[0006] В одном варианте осуществления раскрыт способ стратиграфического и структурного моделирования скважины. Способ включает а себя: получение по меньшей мере данных одной инклинометрии от скважины; определение поверхности отсчета; вычисление истинной стратиграфической мощности в трех измерениях, используя наименьшее расстояние в трех измерениях между поверхностью отсчета и какой-либо точкой вдоль траектории скважины, описываемой при измерении формации; и создание разрезов вдоль проектируемой траектории и трехмерных стратиграфических и структурных моделей с использованием вычисленной истинной стратиграфической мощности в трех измерениях.
[0007] В другом варианте осуществления раскрыт способ, включающий в себя получение по меньшей мере данных одной инклинометрии от скважины; определение поверхности отсчета в подземной формации; вычисление истинной стратиграфической мощности в трех измерениях с использованием наименьшего расстояния в трех измерениях между поверхностью отсчета и какой-либо точкой вдоль траектории скважины, описываемой по меньшей мере данными одной инклинометрии; создание трехмерной стратиграфической и структурной модели с использованием вычисленной истинной стратиграфической мощности в трех измерениях; определение того, соответствует ли созданная трехмерная модель траектории скважины, описываемой по меньшей мере данными одной инклинометрии; и, если соответствие является неудовлетворительным, определение новой поверхности отсчета и повторение этапов (c) и (d) для создания последующей трехмерной стратиграфической и структурной модели.
[0008] В других вариантах осуществления раскрыт способ, включающий в себя получение по меньшей мере данных одной инклинометрии от скважины; получение по меньшей мере одного измерения формации; и определение поверхности отсчета с использованием по меньшей мере одного измерения формации. Способ, кроме того, включает в себя выполнение этапов вычисления истинной стратиграфической мощности в трех измерениях с использованием наименьшего расстояния а трех измерениях между поверхностью отсчета и какой-либо точкой вдоль траектории скважины, описываемой по меньшей мере данными одной инклинометрии; создание трехмерной стратиграфической и структурной модели с использованием вычисленной истинной стратиграфической мощности в трех измерениях; и определение того, соответствует ли созданная трехмерная модель траектории скважины, описываемой по меньшей мере данными одного одиночного каротажного измерения канала.
[0009] Другие аспекты и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из следующего описания и прилагаемых пунктов формулы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0010] Настоящее изобретение далее описано подробно со ссылкой на указанное множество чертежей в качестве примера, не имеющего ограничительного характера для предмета изобретения, в котором одинаковыми ссылочными номерами обозначены аналогичные детали на нескольких видах чертежей.
[0011] На фиг. 1 приведена иллюстрация сегмента ствола скважины, иллюстрирующая измеренную глубину (measured depth, MD) и истинную глубину по вертикали (true vertical depth, TVD);
[0012] На фиг. 2 проиллюстрирован поперечный разрез измерения толщины в наклонной скважине, проникающей по падению пласта через наклонный стратиграфический пласт;
[0013] На фиг. 3 проиллюстрирован вид поперечного разреза измерения толщины в наклонной скважине, проникающей по подъему пласта через наклонный стратиграфический пласт;
[0014] На фиг. 4 показаны параметры трехмерной системы координат в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0015] На фиг. 5 показано сравнение измерений в вертикальной и наклонной скважинах, проходящих через многослойную формацию, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления.
[0016] На фиг. 6 показано сравнение стратиграфического профиля и образцов каротажа скважины между вертикальной и наклонной скважинами в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0017] На фиг. 7 показана диаграмма гамма-каротажа, отображенная в TVD в горизонтальной скважине, пробуренной в падающих пластах, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0018] На фиг. 8 показан вид поперечного разреза нормального сброса, имеющего следствием недостающий интервал каротажа, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0019] На фиг. 9 показан вид поперечного разреза обратного сброса, имеющего следствием повторяющиеся интервалы каротажа, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0020] На фиг. 10 показан вид поперечного разреза корреляции вертикальной скважины с наклонной скважиной для нахождения глубины и определения количества недостающих участков для сброса в вертикальной скважине в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0021] На фиг. 11 показан способ вычисления TST3D из сравнения и поверхностью отсчета в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0022] На фиг. 12 показан вариант осуществления вычисления TST3D, примененного к виду поперечного разреза скважины, который прорезает нормальный сброс, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0023] На фиг. 13 показан вариант осуществления вычисления TST3D вдоль скважины, которая прорезает обратный сброс, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0024] На фиг. 14 приведена структурная схема, иллюстрирующая вариант осуществления вычисления TST3D, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0025] На фиг. 15 показана контурная поверхность отсчета, созданная с использованием верхних границ вертикальных скважин, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0026] На фиг. 16 показана траектория скважины, отображаемая в TVD в сравнении с THL и TST3D в сравнении с THL, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0027] На фиг. 17 показан разрез вдоль проектируемой траектории гамма-каротажа в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0028] На фиг. 18 показана выборка стратиграфических контрольных точек, извлеченных из разреза вдоль проектируемой траектории, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0029] На фиг. 19 показано изображение диаграммы гамма-каротажа как функции TST3D в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления. С конкретной ссылкой на фиг. 19, черная кривая представляет нисходящую кривую гамма-каротажа, а пунктирная кривая представляет восходящую кривую гамма-каротажа. Сравните их с фиг. 7, аналогичной диаграммой каротажа, которая использует точку отсчета глубины TVD;
[0030] На фиг. 20 показаны панели диаграммы гамма-каротажа как функция TST3D от наклонной скважины, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления. Стрелками указано, является ли участок скважины восходящим или нисходящим относительно проверенного стратиграфического напластования;
[0031] На фиг. 21 показан недостающий стратиграфический разрез, идентифицированный по панелям диаграммы гамма-каротажа с использованием TST3D, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0032] На фиг. 22 показано определение местоположения сброса, прорезаемого стволом скважины, путем сравнения TVD с THL и TST3D с THL, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0033] На фиг. 23 показан стратиграфический профиль с идентифицированным сбросом с использованием панелей диаграммы гамма-каротажа из TST3D, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0034] На фиг. 24 показан поперечный разрез горизонтальных скважин, изученных с помощью азимутального инструмента, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0035] На фиг. 25 приведены измерения изображения скважины в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0036] На фиг. 26 и 26A приведена схематическая диаграмма, иллюстрирующая наблюдаемый положительный фазовый сдвиг между ориентированными вверх и вниз диаграммами гамма-каротажа в скважине, проходящей через стратиграфический разрез, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0037] На фиг. 27 и 27A приведена схематическая диаграмма, иллюстрирующая наблюдаемый отрицательный фазовый сдвиг между ориентированными вверх и вниз диаграммами гамма-каротажа в скважине, проходящей через стратиграфический разрез, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0038] На фиг. 28 и 28A приведена схематическая диаграмма одновременного сдвига базовой линии между ориентированными вверх и вниз диаграммами гамма-каротажа, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0039] На фиг. 29 приведена иллюстрация уточненной трехмерной структурной поверхности, созданной вследствие сброса, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0040] На фиг. 30.1 и 30.2 показана обновленная структурная модель и повторно вычисленные панели TST3D для диаграмм гамма-каротажа, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0041] На фиг. 31.1-31.3 приведены иллюстрации одной фазы автоматизированного процесса с использованием TST3D для определения ствола скважины, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0042] На фиг. 32 приведена иллюстрация сравнения панелей диаграммы гамма-каротажа из скважинных измерений TST3D, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0043] На фиг. 33.1 и 33.2 изображена выборка маркеров поверхности с приведенной к прямоугольной форме диаграммой гамма-каротажа, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0044] На фиг. 34 приведена иллюстрация исходной модели распределения гамма-лучей, созданной с использованием приведенной к прямоугольной форме диаграммы гамма-каротажа от вертикальной направляющей скважины, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0045] На фиг. 35 приведен вид в перспективе, иллюстрирующий комплексную траекторию скважины и начальную наклонную поверхность отсчета, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0046] На фиг. 36 приведен вид в перспективе, иллюстрирующий связь между истинным углом падения пласта и наблюдаемым углом падения пласта вдоль произвольного вертикального участка, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0047] На фиг. 37.1-37.3 изображен ряд графиков, полученных от первой итерации автоматизированного процесса интерпретации, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0048] На фиг. 38 проиллюстрировано изображение разделенных панелей TST3D, созданных по измерениям методом гамма-каротажа и опережающие данные каротажа в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0049] На фиг. 39.1-39.3 изображен ряд графиков, изображающих результаты промежуточного этапа в аппроксимации выбранного разреза вдоль проектируемой траектории гамма-каротажа с использованием данных, выведенных из полученных при прямом моделировании диаграмм гамма-каротажа, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0050] На фиг. 40 проиллюстрировано изображение разделенных панелей TST3D, созданных из последовательных итераций автоматизированного процесса интерпретации, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0051] На фиг. 41 приведен вид в перспективе, иллюстрирующий операцию изгиба на поверхности отсчета в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0052] На фиг. 42.1-42.3 изображен ряд графиков, описывающих обновленные модели разреза вдоль проектируемой траектории гамма-каротажа после итерации автоматизированного процесса интерпретации, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0053] На фиг. 43 проиллюстрировано изображение разделенных панелей TST3D, созданных из последовательных итераций автоматизированного процесса интерпретации, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0054] На фиг. 44.1-44.3 изображен ряд графиков, описывающих обновленные модели разреза вдоль проектируемой траектории гамма-каротажа после последовательной итерации автоматизированного процесса интерпретации, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0055] На фиг. 45 проиллюстрировано изображение разделенных панелей TST3D, созданных из последовательных итераций автоматизированного процесса интерпретации, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0056] На фиг. 46 приведена схема дерева операций, используемого для сохранения оптимальных данных операции в ходе автоматизированного процесса интерпретации, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0057] На фиг. 47 приведена иллюстрация создания вертикальной псевдонаправляющей скважины с использованием TST3D на основе траектории наклонной скважины и данной поверхности отсчета в соответствии с вариантами осуществления;
[0058] На фиг. 48.1-48.3 изображен ряд графиков, описывающих обновленные модели разреза вдоль проектируемой траектории гамма-каротажа после итераций автоматизированного процесса интерпретации, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0059] На фиг. 49.1-49.3 изображен ряд графиков, описывающих заключительные обновленные модели разреза вдоль проектируемой траектории гамма-каротажа после итераций автоматизированного процесса интерпретации, в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления;
[0060] На фиг. 50A и 50B приведена структурная схема автоматизированного процесса TST3D в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления; и
[0061] На фиг. 51 приведена структурная интерполяция для множества наклонных скважин в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0062] Показанные в настоящем документе особенности приведены в качестве примера и с целью только иллюстративного описания примеров раскрытия объекта изобретения и представлены для представления того, что считается наиболее полезным и легко понятным описанием принципов и концептуальных аспектов объекта изобретения. В этом отношении, не делается никаких попыток показать структурные детали более полно, чем это необходимо описание вместе с чертежами делает очевидным специалистам в данной области то, как несколько форм объекта изобретения могут быть осуществлены на практике. Кроме того, одинаковыми ссылочными символами и обозначениями на различных чертежах показаны одинаковые элементы.
[0063] Хотя большая часть используемых в настоящем документе терминов будет понятна специалистам в данной области, предлагаются следующие определения, чтобы помочь пониманию настоящего изобретения. Однако должно быть понятно, что, если термин не определен явным образом, его следует интерпретировать как принятое в настоящее время значение, признаваемое специалистами в данной области.
[0064] Используемый здесь термин «истинная мощность пласта (по вертикали)» (true vertical thickness, TVT) представляет собой толщину интервала залегающего пласта напластованной горной породы, измеренную в вертикальном направлении (т. е., в направлении центра Земли). В вертикальной скважине фактическая мощность, измеренная методом каротажа скважинным инструментом, представляет собой TVT.
[0065] Истинная стратиграфическая мощность (true stratigraphic thickness, TST) представляет собой толщину пласта или массы породы после корректировки для структурного падения стратиграфических пластов и отклонения проникающей скважины относительно залегания. В горизонтальных пластах (тех, которые имеют нулевое падение пласта), TST равна TVT.
[0066] Измеренная глубина (measured depth, MD) представляет собой глубину, зарегистрированную по длине ствола скважины. Это измерение отличается от TVT скважины во всех вертикальных скважинах.
[0067] Измеренная толщина каротажа (measured log thickness, MLT) представляет собой выходные данные каротажа от скважинного инструмента, причем данные каротажа могут быть получены из измерений, включающих в себя электрические свойства (удельное сопротивление и проводимость при различных частотах), акустические свойства, активные и пассивные ядерные измерения, такие как гамма-каротаж, линейные и угловые измерения в стволе скважины, отбор проб пластового флюида, измерение пластового давления, спускаемые на кабеле колонковые буры, исследование бурового шлама, и т. п., какфункция длины скважины. В случае скважин направленного бурения толщина MLT может быть больше или меньше, чем TVT, поскольку угол отклонения ствола скважины увеличивает или уменьшает длину траектории через залегающий пласт.
[0068] Истинная глубинная мощность по вертикали (true vertical depth thickness, TVDT) представляет собой полное расстояние по вертикали (total vertical distance, TVD) между точками MLT вдоль скважины.
[0069] Истинная длина по горизонтали (true horizontal length, THL) представляет собой полное горизонтальное смещение ствола скважины в определенном интервале.
[0070] В вариантах осуществления, направленных на морские операции, истинная глубина по вертикали от уровня моря (true vertical depth subsea, TVDSS) может быть использована для определения глубины скважины, причем TVDSS определяют, как расстояние по вертикали от точки в скважине до точки среднего уровня моря на поверхности. В таких случаях, TVD может быть рассчитана как TVDSS плюс расстояние от уровня моря до вкладыша под ведущую бурильную трубу (kelly bushing, KB).
[0071] «Залегающие пласты», «залегание», «пласты», «стратиграфические пласты», и варианты данных фраз представляют собой пласты отложений или осадочных горных пород, также описываемые в данной отрасли как пласт для одиночных слоев или пласты для множества слоев. Залегающий пласт представляет собой наименьший стратиграфический блок, который может быть толщиной сантиметр или более, и может быть отличим от соседних пластов.
[0072] Угол падения залегания (θ, theta) используется в настоящем документе для описания угла от плоскостного компонента, такого как слои отложений или осадочных пород, залежи, и пласты, и горизонтальной плоскости.
[0073] Угол отклонения ствола скважины (ϕ, фи) используют в настоящем документе для описания угла отклонения ствола скважины от определенной вертикальной плоскости.
[0074] Используемый здесь термин «поверхность отсчета», описывает трехмерную поверхность отсчета, используемую для вычисления истинной стратиграфической мощности в соответствии с списанными здесь способами. В одном или более вариантов осуществления поверхность отсчета может включать в себя стратиграфические особенности, такие как кривые или сбросы.
[0075] В ходе операций сооружения и заканчивания скважины интерпретация каротажной диаграммы может найти применение при определении стратиграфического положения и поперечного размещения в многоуровневых пластах формации. Кроме того, в способе бурения в режиме реального времени, таком как направленное бурение, информация, полученная относительно формации и получения характеристик глубины может служить ориентиром выбора ручных или автоматических сигналов управления к оборудованию низа бурильной колонны для руководства скважинной траекторией бурового долота. Кроме того, способы в соответствии с настоящим изобретением могут также включать в себя наблюдения и измерения реакции оборудования низа бурильной колонны после подачи команды направленного бурения для проверки того, соблюдает ли ствол скважины надлежащую или расчетную траекторию.
[0076] Способы в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы в операциях горизонтального и направленного бурения, и могут использовать различные геологические, петрофизические и сейсмические данные, включая кривую гамма-каротажа. Описанные в настоящем документе операции бурения могут включать в себя бурение скважин для добычи нефти или природного газа, водозаборных скважин или любого другого типа подповерхностного бурения скважины.
[0077] В одном или более вариантов осуществления способы в соответствии с настоящим изобретением могут использовать способы получения характеристик формации, которые могут включать в себя определение истинной стратиграфической мощности в трех измерениях (TST3D) из данных, полученных из скважинного каротажа и других структурных данных, полученных во время вертикального, горизонтального или наклонного бурения для создания трехмерных стратиграфических и структурных моделей. В некоторых вариантах осуществления TST3D может быть рассчитана по определенной поверхности отсчета, которая может быть или не быть нарушенной сбросом. Предлагаемое вычисление TST3D может быть использовано в некоторых вариантах осуществления как структура отсчета глубины, которая является аналогом полной глубины по вертикали (total vertical depth, TVD) и измеренной глубины (measured depth, MD), для корреляции кривых каротажа в горизонтальных скважинах. Например, TST3D может позволить идентификацию сбросов, прорезаемых наклонными или горизонтальными стволами скважин по сравнению с каротажными измерениями из TST3D в сравнении с MD или THL в некоторых вариантах осуществления.
[0078] ГЛУБИНА СКВАЖИНЫ
[0079] Глубина скважины является одним из ряда измерений, которые могут быть определены при получении каротажных диаграмм. Конкретно в отношении фиг. 1, измеренная глубина (measured depth, MD) представляет собой глубину, зарегистрированную по длине ствола скважины. Истинная глубина по вертикали (true vertical depth, TVD) представляет собой расстояние по вертикали от точки в скважине до точки на поверхности, например, отметка вкладыша под ведущую бурильную трубу на полу буровой вышки. Данная иллюстрация также показывает, что MD наклонной скважины может отличаться от TVD, поскольку отклонения ствола скважины могут увеличивать MD по сравнению с TVD.
[0080] МОЩНОСТЬ
[0081] Мощность слоя горной породы может быть измерена в соответствии с настоящим изобретением посредством ряда способов, включающих, помимо прочего: истинную стратиграфическую мощность (true stratigraphic thickness, TST), толщину слоя горной породы, измеренную перпендикулярно к залеганию пласта; истинную мощность пласта (по вертикали) (true vertical thickness, TVT), определенную как толщина, измеренная по вертикали в точке; измеренную толщину каротажа (measured log thickness, MLT), измеренную как толщина данного интервала, измеренная вдоль самой траектории скважины; истинную глубинную мощность по вертикали (true vertical depth thickness, TVDT), определяемую как MLT между двумя конкретными точками в наклонной скважине, как измеренная в TVD.
[0082] Данная концепция проиллюстрирована на фиг. 2 и 3 для наклонных скважин, имеющих различные ориентации. Конкретно в отношении фиг. 2, наклонная скважина показана проходящей через стратиграфический пласт, в котором TVDT больше, чем TVT, и где ствол скважины пересекает пласт, имеющий угол падения θ и угол отклонения ствола скважины ϕ. Другой возможный сценарий показан на фиг. 3, на которой TVDT меньше, чем TVT. Однако существуют другие сценарии, например, в случае, в котором TST равна TVT для вертикальной скважины, которая прорезает горизонтальный пласт. Как показано в указанных примерах, TST часто меньше или равна TVT и MLT.
[0083] ВЫЧИСЛЕНИЕ ИСТИННОЙ СТРАТИГРАФИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ
[0084] В отличие от TVD и MLT, которые могут зависеть от траектории скважины и ориентации плоскости залегания, TST может быть использована для измерения характерной мощности пласта формации, независимо от того, как скважина внедряется в формацию. Связь между MLT и TVT может быть описана в некоторых вариантах осуществления уравнением (1):
TVT=MLT[cos(ϕ) – (sin(ϕ) cos(α) tan(θ))] (1)
где MLT – измеренная толщина каротажа, TVT – истинная мощность пласта (по вертикали), θ – угол падения пласта, α – разность между азимутом скважины и азимутом падения пласта, и ϕ – угол отклонения ствола скважины.
[0085] Конкретно в отношении фиг. 4, параметры, используемые в уравнении (1) проиллюстрированы в ортогональной трехмерной системе координат, обозначенной осями X, Y и Z. Выделенный пласт представляет собой прямоугольный параллелепипед 40, разделенный темно-серыми границами пласта и имеющий угол падения θ от горизонтали. Скважина 42 представлена жирной пунктирной черной линией, которая входит в формацию в местоположении A и выходит в местоположении B. Скважина (черный) проникает в падающий пласт (серый) в трехмерном пространстве. TVT определяют из измеренной толщины каротажа (measured log thickness, MLT). Три угла, θ, ϕ, и α, используют, как показано в уравнении (1) для вычисления истинной мощности пласта (по вертикали). Следует заметить, что MLT на фиг. 4 зависит от траектории скважины, независимо от ориентации плоскости залегания. Для преобразования MLT в TVT необходим коэффициент коррекции, который может быть предусмотрен в некоторых вариантах осуществления в уравнениях, таких как уравнение 1. В вариантах осуществления, использующих уравнение 1, уравнение можно упростить по нескольким сценариям. Например, в горизонтальных пластах (θ=0), или скважине, параллельной направлению простирания пласта (α=0), TVT=MDT•cos(ϕ), где MDT – измеренная глубинная толщина; следовательно, коэффициент коррекции связан с отклонением скважины. Для вертикальной скважины (ϕ=0), TVT равна MLT, независимо от ориентации пласта. После вычисления TVT истинная стратиграфическая мощность в некоторых вариантах осуществления может быть выведена с использованием уравнения 2, приведенного ниже.
TST=TVT cos (θ) (2)
[0086] TST – характерная величина, определяемая мощностью пласта, независимо от ориентации пласта и траектории скважины. Однако вычисление TST для подповерхностного геологического пласта из скважинных измерений может потребовать учета пространственной геометрической связи между траекторией скважины и стратиграфическим пластом. Другим соображением является то, что уравнение 1 и уравнение 2 формулы TST предполагает плоскую поверхность залегания. Для не плоской поверхности использование любого уравнения может вносить погрешность, и может потребоваться больше пространственных данных, которые могут включать вычисление истинной стратиграфической мощности в трех измерениях (TST3D).
[0087] КОРРЕЛЯЦИЯ КАРОТАЖНОЙ ДИАГРАММЫ
[0088] В некоторых вариантах осуществления кривые каротажной диаграммы могут быть использованы для очерчивания границ подповерхностных слоев горных пород, чтобы подготовить структурные карты, трехмерные модели и поперечные разрезы. Это может включать в себя корреляцию каротажной диаграммы, вид распознавания образов. Корреляцию определяют как составление карт структурных или стратиграфических блоков, которые эквивалентны по времени, возрасту или стратиграфическому положению. Конкретно в отношении фиг. 5, показан вариант осуществления, в котором идентифицированы три пласта горной породы с использованием гамма-каротажа (gamma ray, (GR) logs) в вертикальной скважине 52 и наклонной скважине 54. Профиль диаграммы GR в наклонной скважине 54 является растянутым (представленном в более длинном интервале) по сравнению с каротажной кривой в вертикальной скважине 52.
[0089] Хотя в варианте осуществления на фиг. 5 показаны каротажные диаграммы, в принципе, могут быть использованы какие-либо измерения, которые получены от скважины известными в данной отрасли способами, измеряющими характерные свойства формации, которые могут быть интерпретированы как литологические или осадочные фации. Например, другие способы, подходящие для измерения свойств формации, включают в себя кабельный каротаж, измерения в процессе бурения, каротаж в процессе бурения и т. п.
[0090] В дополнение к определению различных пластов, образцы каротажных диаграмм также могут быть использованы для определения характера или состава стратиграфических пластов, например, наличия песчаных или сланцевых пачек в стратиграфической колонке. Например, в некоторых вариантах осуществления вертикальная последовательность стратиграфических пластов в каротажной диаграмме может быть использована для идентификации соответствующих стратиграфических блоков. Следует также заметить, что образцы каротажных диаграмм от наклонной скважины 54 являются растянутыми, поскольку MLT больше, чем MD по сравнению с вертикальной скважиной. Однако TST и угол падения пласта может изменяться или не изменяться между скважинами.
[0091] Интерпретация каротажа в процессе бурения (Logging-While-Drilling, LWD) в горизонтальных скважинах
[0092] Применение LWD в горизонтальных скважинах может учитывать ряд факторов, в том числе: размещение скважины, оценка формации в режиме реального времени, стратиграфическая и структурная интерпретация, вычисление профиля скважины, геомеханический анализ и оптимизация заканчивания. Кроме того, каротажные диаграммы скважины и измерения формации, полученные посредством LWD или других способов каротажа, в некоторых вариантах осуществления могут быть использованы с данными инклинометрии для создания стратиграфических и структурных моделей. Однако интерпретация каротажной диаграммы может быть трудной, когда наклонная скважина внедряется в ту же плоскость залегания несколько раз, например, когда отклонение скважины изменяется в соответствии с падением пласта.
[0093] Конкретно в отношении фиг. 6, показано сравнение гипотетических профилей диаграммы GR от вертикальной скважины 62 и наклонной скважины 64. Соответствующие изображения 62 и 64 каротажной диаграммы, указанные скобками, показаны в MD. Следует заметить, что профиль GR в точке Q в пласте песчаника (светло-серый) является растянутым зеркальным отображением профиля GR в точке P. Вертикальная скважина 62, проходящая через целевой коллектор (светло-серый) связана с двумя сланцевыми пластами (темно-серый). Горизонтальная скважина 64, проходящая через первый сланцевый пласт, целевой коллектор, почти достигает основания второго сланцевого пласта, затем идет вдоль пласта на короткое расстояние перед тем как снова подниматься вверх, прорезая пласт песчаника, и, наконец, выходит к верхней границе первого сланцевого пласта. Следует заметить, что образец каротажной диаграммы вокруг цели Q, видимой в GR 2, является растянутым зеркальным отображением профиля, наблюдаемого в GR 1, когда скважина пересекает цель P в вертикальной скважине.
[0094] Когда стратиграфический профиль коллектора неизвестен, и имеются только каротажные диаграммы и данные инклинометрии, часто сомнительна возможность корреляции границ пласта в скважинах с использованием изображений каротажной диаграммы в истинной глубине по вертикали (true vertical depth, TVD). Например, тот же образец каротажной диаграммы может происходить от других стратиграфических пластов, или скважина может прорезать тот же пласт множество раз. Единственных решений, возможно, трудно достичь, особенно в не отличающихся межпластовых алевролитовых песчаниках, плотных карбонатных породах и сланцах.
[0095] Конкретно в отношении фиг. 7, отображены данные каротажа, в которых TVD получена в падающих пластах от наклонной скважины, которая проникает вниз, а затем вверх относительно истинной глубины по вертикали. Траектория скважины в данном случае имеет как нисходящий участок (пунктирная кривая), так и восходящий участок (черная кривая) в показателях TVD. Поскольку скважина прорезает как нижний стратиграфический разрез, так и затем верхний стратиграфический разрез, наблюдается пересечение в профиле диаграммы GR, поскольку TVD не представляет TST. Пунктирная кривая представляет нисходящую GR, а черная кривая представляет восходящую диаграмму GR.
[0096] Вследствие падения пласта, каротажные диаграммы в нисходящем (пунктирном) участке скважины не совпадают с каротажными диаграммами в восходящем (черном) участке скважины. Эти две кривые могут изредка полностью перекрываться, если изучаемый подповерхностный коллектор имеет нулевое падение и плоские поверхности с постоянной толщиной. Изображение TVD может исключать некоторые из растяжений, видимых на фиг. 6, но существует сдвиг пиков каротажа вследствие падения пласта.
[0097] В одном или более вариантов осуществления улучшенное выравнивание может быть достигнуто, если диаграмма GR отображается, используя TST, а не TVD. Путем корректировки диаграммы GR до соответствия TST, точки в скважине выравнивают в том же стратиграфическом положении. Например, как показано на фиг . 6, почти идентичные показания GR будут встречаться в точках P и Q. В некоторых вариантах осуществления диаграмма, отображаемая в TST, может также исключать растяжение и искажение, создавая восходящую и нисходящую диаграммы, которые более точно совпадают, в отличие от появляющихся, как зеркальные, изображений при отображении, в зависимости от TVD.
[0098] Недостающие и повторяющиеся участки, вызываемые сбросами
[0099] В одном или более вариантов осуществления корреляция диаграммы может быть проведена, если образец диаграммы, видимый в одной скважине, также наблюдается в других скважинах. Корреляция каротажной диаграммы может представлять полезную информацию относительно подповерхностного стратиграфического и структурного геологического строения. Например, путем сопоставления характеристик между диаграммами каротажа, может быть выполнена точная интерполяция для промежуточных подповерхностных областей. В ситуациях, в которых отдельные пласты могут быть коррелированы по нескольким скважинам, может также существовать возможность вывести данные относительно осадочной среды и/или стратиграфической последовательности подповерхностной области, включая местоположение или доступность углеводородных источников.
[0100] В коллекторах, не содержащих сбросов, стратиграфические пласты могут изменяться по истинной стратиграфической мощности пропорционально, и корреляция каротажных диаграмм может быть относительно простой. Однако в коллекторах, содержащих один или более сбросов, интервал каротажа может содержать пласты и другие характеристики, не присутствующие в диаграммах каротажа, полученных из других скважин, что может приводить к прорезанию некоторых или всех стратиграфических разрезов (обычно называемых «недостающими разрезами») и неполному получению характеристик формации, на которой выполняется каротаж. Иллюстрации данной концепции показаны на фиг. 8 и 9. На фиг. 8, горизонтальная скважина 80 (пунктирная линия) прорезает нормальный (растягивающийся) сброс. Интервал каротажа, соответствующий сланцевому пласту (между точками A и B), в поднятом блоке 84 исчезает, когда пласт смещается в опущенный блок 82.
[0101] В другом примере, показанном в обратном (сжимающемся) сбросе, на фиг. 9, интервалы каротажа могут быть повторены при более глубокой TVD, как наблюдается, когда скважина 90 (пунктирная линия) пересекает сбросовый стратиграфический пласт дважды: один раз, проходя от A до B в 92, а затем снова, от C до D в опущенном блоке 94. Песчаный пласт между точками A и B встречается во второй раз между точками C и D. Основание пласта снова встречается в точке E.
[0102] Конкретно в отношении фиг. 10, показан пример, в котором корреляции каротажной диаграммы в MD для вертикальной скважины 100 и наклонной скважины 102 интерпретируют, как указание на наличие сброса. Как показано, интервалы 106, 107 и 108 идентифицированы в наклонной скважине 102. Однако интервал 107 в наклонной скважине отсутствует в вертикальной скважине 100 вследствие сброса (пунктирная линия), прорезаемого вертикальной скважиной через указанный интервал каротажа. В результате часть песчаного пласта и большая часть интервала под ним нарушена сбросом вертикальной скважины 100, что проиллюстрировано затенением в скважине. В одном или более вариантов осуществления детальные корреляции каротажной диаграммы в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы для идентификации таких недостающих и повторяющихся участков, интерпретации сбросов, и усовершенствования корреляций каротажной диаграммы.
[0103] Истинная стратиграфическая мощность в трехмерной концепции и вычислениях
[0104] В одном или более вариантов осуществления каротажные данные могут быть использованы для вычисления истинной стратиграфической мощности в трех измерениях (TST3D). Истинная стратиграфическая мощность представляет мощность пласта, измеренную перпендикулярно к границам его поверхности, и скорректированную для падения и отклонения (траектории) скважины.
[0105] В одном или более вариантов осуществления TST3D может быть вычислена путем определения наименьшего расстояния между поверхностью отсчета и точкой вдоль траектории скважины. Измерения TST3D могут быть вычислены с использованием параллельной поверхности отсчета, поскольку такая аппроксимация согласуется с естественной формацией согласно залегающих пластов в формации, в которой наносные частицы переносятся, осаждаются и уплотняются под воздействием силы тяжести. Данные наносные частицы стремятся к осаждению в пластах горной породы которые залегают, по сути, параллельно вышележащим или подстилающим маркирующим горизонтам.
[0106] В одном или более вариантов осуществления поверхность отсчета может быть каким-либо последовательным стратиграфическим пластом (таким как глубина расположения верхних границ пласта или другое геологическое измерение) в данном регионе. Например, в некоторых вариантах осуществления распознанный сланцевый пласт, имеющий максимальную поверхность затопления с хорошей корреляцией от скважины к скважине, может служить в качестве полезной поверхности отсчета для вычисления TST3D. В некоторых вариантах осуществления при отсутствии поверхности отсчета может быть использована произвольная горизонтальная или наклонная плоскость. Поверхности отсчета могут находиться выше или ниже траектории скважины, и могут иметь какое-либо число изменяющихся наклонов или могут быть смещены вследствие сбросов. После того как поверхность отсчета определена, в некоторых вариантах осуществления TST3D может быть вычислена вдоль траектории скважины, как наименьшее расстояние между каким-либо местоположением MD, часто измеряемым при заранее заданном приращении глубины (например, 0,5 фута (0,15 м)), и поверхностью отсчета в трехмерном пространстве.
[0107] В одном или более вариантов осуществления поверхности отсчета могут быть нанесены на карту, используя ряд аналитических измерений, включая сейсмические данные, каротажные диаграммы, исследования скважинным сканером, и т. п. В некоторых вариантах осуществления измерения формации могут включать в себя данные, полученные с помощью скважинных инструментов, способных измерять электрические свойства (удельное сопротивление и проводимость при различных частотах), звуковые или акустические свойства, плотность, пористость, активных и пассивных ядерных измерений, таких как пористость по данным гамма- или нейтронного каротажа, измерений размеров скважины, отбора проб пластового флюида, измерения давления формации, спускаемых на кабеле колонковых буров, отбора образцов керна, исследования бурового шлама, и любых других способов, известных в данной отрасли, для определения стратиграфической и структурной информации о данной формации, такой как изменения свойств формации между слоями осадочных пород. В одном или более вариантов осуществления какие-либо из скважинных измерений, описанных выше, могут быть получены с помощью скважинных инструментов с использованием статических или динамических методов, в том числе, каротажа в процессе бурения, измерений в процессе бурения, методов введения инструмента, таких как транспортирование по трубам, или сложные условия каротажа (tough logging conditions, TLC), или сбор бурового шлама из скважины.
TM
[0108] В некоторых вариантах осуществления способы моделирования формации могут также включать в себя информацию о формации, полученную с использованием скважинных инструментов, таких как использованы в каротажной службе ThruBit, предоставляемой Schlumberger LTD, которые могут включать в себя инструменты для обслуживания, могущие перемещаться как отдельные компоненты или в тройной или четверной конфигурации. В некоторых вариантах осуществления скважинные измерения могут включать телеметрию, измерения гамма-лучами, индукционно-зондовым, нейтронным инструментом, измерения плотности, волновые каротажные измерения, измерение спектра гамма-излучения и т. п.
[0109] Конкретно в отношении фиг. 11, показан вариант осуществления TST3D. Скважина 1100 врезается в формацию, имеющую поверхность 1102 отсчета, проходит горизонтально, возвращается через поверхность отсчета, и позже выходит из формации. Поверхность 1102 отсчета показана как имеющая наклон к юго-юго-востоку. Траектория 1100 наклонной скважины представлена в виде сплошной черной линии. Проекции TST3D показаны для 3 произвольных точек (A, B и C) вдоль траектории скважины. Линии наименьшего расстояния до поверхности 1102 отсчета пересекают эту плоскость в точках A’, B’ и C’. Площадки в точках контакта линий (например, A-A’, B-B’ и C-C’) с поверхностью 1102 отсчета представляют собой касательные плоскости к поверхности отсчета в точках A’, B’ и C’.
[0110] Вдоль скважины TST3D может быть вычислена как длина сегмента линии, занимающего расстояние между местоположением скважины при данной MD (например, A, B и C) и поверхностью отсчета, где сегмент линии от скважины 1100 до касательной к поверхности 1102 отсчета является нормальным к поверхности отсчета в точке пересечения. На фиг. 11, TST3D представляет собой расстояние, вычисленное от выбранной MD до точки на плоскости, касательной к поверхности отсчета (например, A’, B’ и C’); показанное, например, как линия 1104 между A и A’.
[0111] TST3D вычисляют как наименьшее расстояние между каждой точкой на траектории скважины и поверхностью отсчета. В зависимости от ориентации скважины и поверхности отсчета наименьшее расстояние может не находиться в вертикальной плоскости траектории скважины. Кроме того, следует заметить, что эти точки не обязательно лежат в плоскости вдоль азимута ствола наклонной скважины. В зависимости от отклонения ствола скважины и наклона поверхности отсчета, точки TST3D могут лежать снаружи пересечения вертикальной плоскости с самим стволом скважины. Как показано на фиг. 11, значения TST3D определяют как положительные (TST3D>0) ниже поверхности отсчета, отрицательные – выше поверхности отсчета (TST3D<0), и нулевые (TST3D=0) – в месте, где ствол скважины пересекает поверхность отсчета.
[0112] В одном или более вариантов осуществления вычисления TST3D, полученные по коррелированным измерениям скважины, могут быть откорректированы, чтобы учесть наличие сбросов, которые могут прорезать и смещать выбранную поверхность отсчета и другие пластовые поверхности. В одном примере TST3D может быть определена и вычислена в стратиграфическом пласте, содержащем нормальный сброс. Конкретно в отношении фиг. 12, скважина 1200 внедряется в верхнюю поверхность эталонного пласта 1202 в поднятом блоке, проходит через сброс 1203, и входит в формацию в опущенном блоке 1206. Точки A, B, C, D, E и F представляют местоположения образцов MD вдоль траектории скважины.
[0113] Для точек C и D, которые лежат в поднятом блоке, вычисление TST3D использует гипотетическую спроецированную «реконструированную верхнюю границу» 1204 для учета смещения опущенного блока вдоль сброса. Спроецированная реконструированная верхняя граница (1204) может быть создана путем математического смещения поверхности опущенного блока 1206 вверх вдоль плоскости сброса, пока она не соединится с верхней поверхностью 1202 в поднятом блоке через сброс 1203. После того как скважина прорезает сброс, верхнюю поверхность в опущенном блоке затем используют как поверхность отсчета для вычислений TST3D. Например, перед точкой X вдоль скважины 1200 (перед пересечением сброса 1203 с поверхностью 1202 отсчета), TST3D вычисляют как расстояние от скважины до поверхности 1202 отсчета (точки A и B в данном примере). Затем для позиций в сегменте скважины между точками X (положение скважины 1200, в котором поверхность 1202 отсчета пересекает сброс 1203) и Y (точка, в которой скважина 1200 пересекает сброс 1203), точки C и D в данном примере, TST3D вычисляют как расстояние от скважины до реконструированной верхней границы 1204, которая была создана путем проецирования поверхности из поднятого блока 1202. Наконец, для позиционирования вдоль ствола скважины за пересечением сброса 1203 и скважины 1200 (при значениях MD больших, чем в точке Y), TST3D вычисляют, как расстояние от скважины до опущенной поверхности 1206 отсчета.
[0114] Конкретно в отношении фиг. 13, обратный сброс может быть смоделирован аналогичным образом. Скважина 1301 пересекает блок формации, имеющий поверхность 1302, после прохождения через сброс 1303, скважина входит в опущенный блок 1304. Здесь, используя принципы, аналогичные описанным в отношении фиг. 12, TST3D для точек в скважине, имеющих MD, меньшую, чем точка X (пересечение скважины 1301 с обратным сбросом 1303), измеряют как расстояние от скважины до поверхности 1302 отсчета. Для положений в сегменте скважины между точками X и Y (положение скважины 1301, соответствующее пересечению опущенной поверхности 1304 отсчета и обратного сброса 1303), такими как точка D, TST3D вычисляют как расстояние от скважины 1301 до поверхности, проецируемой из опущенного блока, создающее реконструированную верхнюю границу 1304. Для позиций в скважине 1301, больших, чем точка Y, TST3D вычисляют как расстояние между скважиной и поверхностью 1304 отсчета.
[0115] ПРИМЕР ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ДЕЙСТВИЙ ДЛЯ TST3D
[0116] В одном или более вариантов осуществления, когда направление и величина смещения сброса являются неопределенными, может потребоваться итеративный процесс для определения соответствующей модели TST3D формации, пересекаемой скважиной. Знание региональной и местной геологии может быть использовано для обеспечения начальных значений для локальной стратиграфической и структурной геометрии. Кроме того, интерактивная интерпретация профиля скважины в сочетании со знанием MD, TVD и TST3D может уменьшить число итераций, необходимых для определения смещения.
[0117] В одном или более вариантов осуществления способы структурной интерпретации в наклонных скважинах с использованием TST3D могут быть выполнены вручную или путем автоматизации одного или более этапов. На начальных этапах вертикальная направляющая скважина может быть пробурена вблизи наклонной скважины таким образом, что исходная модель каротажных измерений может быть создана из каротажных данных, таких как измерения GR.
[0118] В некоторых вариантах осуществления исходная модель может быть упрощена, или «слоеный пирог», в котором интерпретируются исходные каротажные измерения как ряд слоев, имеющих постоянные средние значения; где каждый из пластов может считаться постоянным по толщине и параллельным поверхности отсчета. В некоторых вариантах осуществления пласты могут быть созданы путем процессов сегментации и дискретизации. Например, способы создания пласта могут включать в себя «приведение к прямоугольной форме диаграммы каротажа», на которых каротажные диаграммы сегментированы в одной или более точек перегиба и упрощены, по сравнению с исходными непрерывными каротажными измерениями, как поэтапно дискретизированные значения каротажа, которые могут быть полезны для определения границ залегания в приведенной к прямоугольной форме диаграмме каротажа.
[0119] Затем разрез вдоль проектируемой траектории (вертикальный срез упрощенной модели свойств), имеющий постоянную мощность пласта модели, может быль перегнут вдоль ряда вертикальных шарнирных линий по разрезу вдоль проектируемой траектории, начиная с самой малой до самой большой измеренной глубины слева направо в качестве измеренной глубины (measured depth, MD) в наклонной скважине.
[0120] После введения одного или более шарниров складки и шарнирного поворота модели по разрезу вдоль проектируемой траектории, новая реакция моделированной каротажной диаграммы может быть вычислена из пересечения траектории скважины с вновь деформированной моделью. Новая реакция моделированной каротажной диаграммы затем может быть сравнена с действительными измерениями вдоль скважины, и процесс поворота-введения и изгиба модели по разрезу вдоль проектируемой траектории повторяют до тех пор, пока не будет достигнут приемлемый уровень согласования, по суждению пользователя или по математической мере приемлемого согласования.
[0121] Конкретно в отношении фиг. 14, показан вариант осуществления последовательности действий TST3D. В процессе 1400 поверхность отсчета определяют из доступных данных, таких как региональная структурная карта, созданная с использованием стратиграфических верхних границ скважин, картографических данных сейсмического горизонта или произвольной горизонтальной или наклонной плоскости. В одном или более вариантов осуществления поверхность отсчета может быть создана от верхних границ скважин, поверхностей по данным сейсмической разведки или с помощью любого сочетания способов, используемых для создания данных о формации. В некоторых вариантах осуществления поверхность отсчета может быть построена от произвольно выбранной плоскости или параметрической поверхности, или путем сочетания с каким-либо из вышеупомянутых способов. Пример поверхности отсчета представлен на фиг. 15, на которой показана поверхность отсчета, созданная с использованием верхних границ по данным каротажа, выбранных из пересечения скважины со стратиграфическими поверхностями.
[0122] В процессе 1402 по фиг. 14, TST3D вычислена вдоль наклонных или горизонтальных стволов скважин. Например, как описано в отношении фиг. 11, TST3D может быть вычислена вдоль ствола скважины с использованием выбранной поверхности отсчета путем определения наименьшего расстояния между поверхностью отсчета и каждой точкой MD вдоль траектории скважины. Каждое значение TST3D затем может быть связано с соответствующими ему значениями MD и TVD.
[0123] Затем пользователь может проделать процессы 1404 и 1406, или 1410 и 1412, в зависимости от поставленных задач. В некоторых вариантах осуществления, если в данном регионе нет образования сбросов, процессы 1404 и 1406 могут быть использованы для быстрого вычисления TST3D.
[0124] В процессе 1404 создают траекторию скважины в TST3D в сравнении с THL. Конкретно в отношении фиг. 16, показан пример двух изображений одной траектории скважины в TVD в сравнении с THL (1602) и TST3D в сравнении с THL (1604). В 1604, изображение траектории скважины в TST3D показывает прохождение скважины в стратиграфических показателях. Ось y представляет собой вычисленное значение TST3D, соответствующее истинной стратиграфической мощности в трех измерениях, относительно выбранной поверхности отсчета. В данном примере вычисление TST3D начинается в положении, в котором скважина перерезает поверхность отсчета (TST3D=0). Максимальное значение TST3D 90 футов (27,43 м) встречается в местоположении B, соответствующем большей THL, чем предположено максимальной TVD в местоположении A’ на верхнем отображении. На забое скважины отрицательные значения TST3D позволяют предположить, что пробуренный интервал заканчивается над поверхностью отсчета.
[0125] На фиг. 16 отмечено несколько точек, представляющих интерес. Во-первых, 1602 показывает, что наклонная скважина достигает максимальной TVD в местоположении A’, затем движется параллельно формации от точек B’ до C’, до D’ и дальше. Кроме того, TVD в 1602 возрастает между точками A’ и B’, тогда как TST3D уменьшается между эквивалентными точками A и B. Если пласты были горизонтальными, график 1602 TVD можно интерпретировать как движение скважины вверх через стратиграфический разрез от точки A’ до B’. Однако график 1604 TST3D показывает, что скважина двигалась вниз через стратиграфический разрез в эквивалентном интервале от точки A до B. Во втором артефакте график 1602 TVD позволяет предположить, что скважина двигалась, по сути, параллельно стратиграфическим пластам от точки C’ до D’, тогда как график 1604 TST3D показывает, что скважина двигалась вверх через стратиграфический разрез в эквивалентном интервале от C до D.
[0126] В процессе 1406 по фиг. 14, стратиграфические профили созданы вдоль каждой наклонной скважины руководствуясь TST3D. Отображения TST3D в сравнении с THL, такие как одно, представленное на фиг. 16, могут быть использованы, чтобы помочь интерпретации стратиграфического профиля в наклонных скважинах на основании измерений гамма-каротажа (gamma ray, GR) LWD.
[0127] На фиг. 17 показано, как может быть создан поперечный разрез GR вдоль наклонной скважины 1704. Ось y представляет собой TVD, а ось x – истинную длину по горизонтали скважины, определяемую как длина скважины, проецируемая на плоскость XY. Для создания поперечного разреза GR, который может быть эквивалентным описанному, как разрез вдоль проектируемой траектории, интерпретатор может использовать соседнюю вертикальную скважину, или направляющую скважину для создания полной последовательности GR по вертикали.
[0128] Вертикальная диаграмма гамма-каротажа затем может быть использована в некоторых вариантах осуществления в качестве шаблона для выполнения прямого моделирования путем поступательного изгиба модели GR типа слоеного пирога таким образом, чтобы смоделированная кривая GR (разбитая ступенчатым контуром в 1702) соответствовала действительному измерению GR (черная кривая в 1702). Кроме того, разрезы вдоль проектируемой траектории могут также включать данные падения пласта для направления изгиба стратиграфических пластов. В одном или более вариантов осуществления данные падения пласта могут быть получены из диаграмм каротажа, созданных по способам изображения скважины и/или дополнительным данным направляющей скважины.
[0129] Конкретно в отношении фиг. 17, показано сравнение измеренной GR (черная линия, 1702) с полученной при прямом моделировании GR (пунктирная линия, 1702). Заштрихованные полосы показывают сравнительную интенсивность профиля GR в стандартных единицах API (Американского нефтяного института), как определено в условных обозначениях 1706. Заштрихованную область 1708 в близкой к вертикали части горизонтальной скважины используют для создания опережающей модели GR. В некоторых вариантах осуществления данные вертикальной скважины могут быть выведены из одной или более направляющих скважин, таких как одна из представленных в данном примере. Стратиграфическая нижняя точка расположена вблизи устья скважины. Следует заметить, что преувеличение вертикального масштаба над горизонтальным составляет 28:1 в данном разрезе вдоль проектируемой траектории;
[0130] В близкой к вертикали части наклонной скважины верхние границы поверхности могут быть выбраны на основе изменений GR, коррелируемых с MD. Затем может быть инициирована модель GR типа слоеного пирога с падением для обеспечения того, чтобы линии границ поверхности (черные пунктирные линии на фиг. 17) были параллельны и повторяли правильный порядок при увеличении MD. Затем поверхности GR типа слоеного пирога изгибают при переходе от уменьшающейся THL к увеличивающейся THL в 1702 и 1704, руководствуясь изображением TST3D (таким как представленное на фиг. 16), для достижения лучшего соответствия между измеренной GR (черная кривая, 1702) и опережающей моделью диаграммы GR (пунктирная кривая, 1702). Градация цветов в разрезе вдоль проектируемой траектории 1704 указывает величину GR в различных пластах. Однако в некоторых вариантах осуществления значения GR могут изменяться в пределах слоев.
[0131] В одном или более вариантов осуществления подход TST3D может быть использован для создания разрезов вдоль проектируемой траектории с помощью ранее не существующих направляющих скважин или интерпретированных наклонов плоскости залегания от изображений скважины. Например, вертикальная направляющая скважина может быть замещена вертикальной и наклонной частью горизонтальной скважины, которая может проходить от поверхности до местоположения MD при максимальной TST3D, как показано 1708 на фиг. 17.
[0132] Этапы 1404 и 1406 по фиг. 14 в некоторых вариантах осуществления могут быть повторены для других боковых скважин в указанной области для создания других разрезов вдоль проектируемой траектории GR. Каждый разрез вдоль проектируемой траектории может содержать выборочную информацию о стратиграфических поверхностях на виде поперечного разреза, как определено посредством соответствующей траектории скважины и моделирования GR. Позже смоделированные поверхности в каждом разрезе вдоль проектируемой траектории могут быть экспортированы в виде наборов точек для дополнительного локального уточнения ограничения структурных поверхностей в трех измерениях вблизи смоделированных скважин. Как показано на фиг. 18, контрольные точки, извлеченные из верхней поверхности разреза вдоль проектируемой траектории на фиг. 17, доступные для каждого выбранного стратиграфического горизонта, могут быть импортированы в программу структурного моделирования для увеличения точности модели.
[0133] ЭТАПЫ ИНТЕРПРЕТАЦИИ СБРОСА
[0134] В интервалах скважины, содержащих один или более сбросов, могут быть использованы процессы 1410 и 1412 структурной схемы TST3D на фиг. 14. На этапе 1410, после вычисления TST3D (как описано в отношении фиг. 11), в некоторых вариантах осуществления диаграммы GR могут быть отображены с использованием TST3D в виде структуры отсчета глубины, которая может дополнять и контрастировать с обычными изображениями TVD и MD.
[0135] Конкретно в отношении фиг. 19, диаграмма GR отображена с использованием элемента отсчета глубины TST3D в наклонной скважине. По оси y подсчитывают TST3D, а по оси x – значение GR. Пунктирная кривая представляет нисходящую (увеличивающуюся по глубине) GR с увеличивающейся стратиграфической мощностью до максимума TST3D 95 футов (28.96 м). За этой точкой скважина преодолевает стратиграфический разрез, ведущий к восходящему (уменьшающемуся по толщине) графику TST3D (черная кривая). Для восходящего графика GR существуют интервалы скважины, связанные с локальным увеличением и уменьшением TST3D, ведущим к пересечению GR. В общем, соответствие является хорошим между нисходящей и восходящей диаграммами GR, поскольку теперь они отображены в стратиграфическом отсчете глубины. Здесь сильная корреляция между диаграммами, отображаемая в TST3D, свидетельствует о хорошем соответствии между интерпретированными локальными данными и структурной моделью.
[0136] В случае, когда отсутствует сброс или перерывы (например, вследствие несоответствия или выклинивания), и стратиграфическая мощность не изменяется существенно, восходящая и нисходящая кривые GR должны согласовываться, даже если они не перекрываются в точности. Изменчивость по простиранию в значениях GR, небольшие изменения мощности пласта и непоследовательные каротажные измерения могут приводить к увеличению рассогласования сигнала. С учетом того, что длина наклонной скважины, как правило, меньше, чем 5 000 футов (1524 м), эти предположения являются обоснованными. Следует заметить, что по сравнению с нисходящей GR (пунктирная кривая), восходящая GR (черная кривая) является менее гладкой, что может указывать на то, что плотные образцы представлены в боковой части ствола скважины, где относительный наклон между формацией и стволом скважины меньше.
[0137] В процессе 1412 по фиг. 14, диаграмма TST3D может быть разделена на последовательные панели TST3D. Для выполнения детальной корреляции каротажной диаграммы в наклонных скважинах отображение на фиг. 19 может быть заменено рядом изображений GR с использованием панелей, созданных для монотонного увеличения или уменьшения интервалов вычисляемой TST3D. Конкретно в отношении фиг. 20, панели TST3D диаграмм GR получают, используя данные, полученные из диаграммы TST3D, использованной на фиг. 19. В последовательных панелях GR1-GR6, каждая панель показывает интервал скважины, который монотонно движется вниз или вверх через заданный стратиграфический интервал. Такое последовательное изображение облегчает корреляцию каротажной диаграммы, такую как идентификация сланцевых пластов 2002 и 2004, поскольку один и тот же профиль GR должен быть выровнен по горизонтали при том же значении TST3D.
[0138] Изображения каротажной диаграммы, созданные с использованием панелей TST3D, могут обеспечить идентификацию возможных сбросов и оценку их глубины и величины смещения. Фиг. 21 иллюстрирует процедуру, используемую для идентификации недостающего разреза и определения местоположения сброса, перерезаемого скважиной. Нисходящая GR1 является такой же, как показанная на фиг. 20, однако профили GR в соответствующих горизонтальных траекториях являются разными. Детальная корреляция каротажной диаграммы посредством TST3D позволяет предположить, что часть разреза GR в вертикальной (или наклонной скважине) в первой панели отсутствует в наклонной скважине. Это можно пояснить наличием сброса, который пересекается скважиной. Пересечение расположено в интервале скважины, начинающемся в точке P4 и заканчивающемся в P5, который является последним интервалом MD измерения GR. Кроме того, можно заметить, что сланцевый пласт 2004 на фиг. 20 отсутствует, и интерпретируется как нарушенный сбросом на фиг. 21, тогда как сланцевый пласт 2102 (соответствующий 2002 на фиг. 20) по-прежнему виден.
[0139] Изображение GR в панелях TST3D показывает явное несоответствие по глубине на основе TST3D, поскольку TST3D вычислена на основе начальной, не образованной сбросом, структурной поверхности отсчета, такой как поверхность, показанная на фиг. 11. Данное несоответствие также является показателем вероятного наличия сброса, и величина рассогласования связана с величиной смещения по вертикали сброса.
[0140] Для точной оценки пересечения сброса в скважине в некоторых вариантах осуществления изображения TVD в сравнении с THL и TST3D в сравнении с THL могут быть объединены. На фиг. 22 показан вариант осуществления процедуры, используемой для определения местоположения сброса, перерезаемого скважиной. Например, предполагается, что значение TST3D сброса 2104 (заштрихованная область) из изображения панели TST3D на фиг. 21 происходит примерно при 70 футах (21,34 м) TST3D. Соответствующее значение в 2204 по фиг. 22 коррелирует со вторым восходящим профилем GR, также показанным в последней панели по фиг. 21. Соответствующее значение 2206 затем наносят на карту на THL пересечения в изображении TVD в сравнении с THL 2202 для получения соответствующей TVD.
[0141] После того как местоположение пересечения сброса становится известным, знание региональной тектоники может навести на мысль, является ли более вероятным нормальный (растягивающийся) или обратный (сжимающийся) сброс. В некоторых вариантах осуществления разрез вдоль проектируемой траектории GR со сбросами может быть создан с использованием подхода, аналогичного описанному на фиг. 17. Различие заключается в том, что в случае наличия сброса, изгиб моделей типа слоеного пирога может быть ограничен или выполнен независимо в пределах каждого блока, ограниченного сбросами. Кроме того, корреляция, выполненная на фиг. 21, может быть использована для ограничения разреза вдоль проектируемой траектории, ограниченной сбросами. На фиг. 23 показан разрез вдоль проектируемой траектории, ограниченной сбросами, созданный на основе данных по фиг. 21 и 22. Следует заметить, что скважина пересекает пласт сланцевого напластования (серый) дважды, один раз в пласте 2302 поднятого блока, и снова в пласте 2306 опущенного блока. И наоборот, другой пласт сланцевого напластования нарушен сбросом вблизи забоя скважины, видимым один раз в пласте 2304 поднятого блока, но пласт 2308 опущенного блока не пересекается скважиной.
[0142] В процессе 1408 по фиг. 14, изображения скважины направленного GR или LWD могут быть объединены в модели формации с использованием каких-либо измерений формации и способов, описанных выше.
[0143] Конкретно в отношении фиг. 24, азимутальные инструменты, такие как 2402 и 2404 создают изображения скважины LWD путем измерения свойств формации азимутально с датчиком направления, когда BHA поворачивается вокруг скважины, обеспечивая охват на 360° в некоторых вариантах осуществления. Стабилизированные отцентрированные инструменты, такие как 2402 могут иметь минимальный зазор от формации, тогда как гладкие инструменты (как показано 2404) контактируют непосредственно с поверхностью скважины. В одном или более вариантов осуществления азимутальные измерения могут способствовать дифференциации типов формации и контактов пласта (как показано в 2402) и помогать применениям, таким как направленное бурение.
[0144] По изображениям скважины геологические структуры, такие как границы пласта, сбросы и разломы могут быть идентифицированы в режиме реального времени. Конкретно в отношении фиг. 25, изображения скважины от 16-секторных измерений плотностного RHOB (плотностной гамма-гамма каротаж) могут быть использованы для определения данных о структуре и пористости в процессе бурения. В отличие от измерений кажущегося электрического удельного сопротивления по боковому каротажу, ядерные измерения и изображения могут быть выполнены в проводящих и непроводящих системах бурового раствора. Градуированная шкала цветности присваивается диапазону встречающихся измерений. Изображения скважины, ориентированные по магнитометрам и акселерометрам инструмента, построены относительно верхней границы скважины или истинного севера. На фиг. 25 шкала градуирована в футах, и аббревиатуры следующие: U=верх, R=правая, B=низ, и L=левая. Истинные углы падения показаны в виде серых «головастиков» (векторов) в 2506.
[0145] Как показано на фиг. 25, изображения показывают, перемещается ли буровое долото вверх или вниз в стратиграфическом разрезе в областях структурной неопределенности. Это может способствовать направлению скважины, чтобы отслеживать и бурить указанную цель, такую как пористый или проницаемый пласт. Для последовательности действий TST3D такие изображения могут быть использованы для увеличения достоверности в стратиграфической и структурной интерпретации. Будучи доступными, изображения скважины могут быть включены в окончательную модель.
[0146] В некоторых вариантах осуществления, направленные диаграммы GR могут быть более широкодоступными, чем другие изображения скважины LWD вследствие ограничений эксплуатационных затрат. На фиг. 26-28 показаны возможные способы, в которых такие диаграммы могут быть использованы для определения того, движется ли скважина стратиграфически вверх или вниз по разрезу. В некоторых вариантах осуществления левая и правая диаграммы GR могут быть использованы для оценки величины шума при измерении.
[0147] Видимые «фазовые сдвиги» в пиках диаграммы могут быть определены в верхних и нижних значениях GR для помощи в определении траектории скважины относительно стратиграфических пластов. Например, положительный фазовый сдвиг (фиг. 26 и 26A) подсказывает, что ствол скважины движется вверх через разрез. Конкретно в отношении фиг. 26A, диаграмма GR от верхней границы скважины 2602 обнаруживает вышележащую формацию нижней GR перед диаграммой GR нижней границы ствола скважины 2604. Данный вид информации может быть использован в дополнение к определениям TST3D для разработки более точных стратиграфических и структурных моделей.
[0148] С другой стороны, отрицательный фазовый сдвиг предполагает, что ствол скважины движется вниз через разрез. Конкретно в отношении фиг. 27 и 27A, диаграмма GR от нижней границы скважины 2704 обнаруживает подстилающий слой, содержащий радиоактивный элемент перед диаграммой GR от верхней границы ствола скважины 2702. Данный вид информации может быть использован в дополнение к определениям TST3D для разработки более точных стратиграфических и структурных моделей.
[0149] Внезапный сдвиг базовой линии как в верхнем, так и в нижнем значениях GR при отсутствии видимого фазового сдвига, может быть показателем сброса (фиг. 28 и 28A). На фиг. 28A приведена схематическая диаграмма одновременного сдвига базовой линии при отсутствии видимого «фазового сдвига» между ориентированными вверх и вниз диаграммами GR в стволе скважины, который движется через сброс, в пластах горной породы, параллельных стратиграфическому разрезу в соответствии с раскрытыми здесь вариантами осуществления. Конкретно в отношении фиг. 28A, диаграммы GR от верхней и нижней границы ствола скважины одновременно обнаруживают радиоактивный карбонат по сбросу в 2802 и 2804. Данный вид информации может быть использован в дополнение к определениям TST3D для разработки более точных стратиграфических и структурных моделей.
[0150] В процессе 1414 по фиг. 14, трехмерные структурные модели могут быть созданы с использованием информации, полученной с помощью ранее описанных способов. После преобразования смоделированных поверхностей в разрезах вдоль проектируемой траектории в контрольные точки (как описано, например, на фиг. 18), может быть создана трехмерная структурная модель, учитывающая все контрольные точки. Конкретно в отношении фиг. 29, все иллюстрации трехмерной структурной поверхности со сбросом 2906, созданные с использованием извлеченных точек как локальных ограничений или точек привязки от разрезов вдоль проектируемой траектории двух интерпретируемых наклонных скважин, которые пересекают поверхность от поднятого блока, проходят через сброс и движутся в опущенный блок. Как показано на фиг. 29, модель выведена из контрольных точек (точки), извлеченных из разрезов вдоль проектируемой траектории (2908 и 2910), заимствованной из наклонных скважин 2904 и 2902.
[0151] В процессе 1416 по фиг. 14 в некоторых вариантах осуществления TST3D может быть повторно вычислена с использованием обновленных структурных моделей. В одном или более вариантов осуществления обновленная структурная модель может быть создана путем вычисления TST3D от начальной поверхности отсчета, а затем с учетом контрольных точек, извлеченных из разрезов вдоль проектируемой траектории. В некоторых вариантах осуществления исходная поверхность отсчета может быть заменена обновленной поверхностью. Такое обновление может быть необходимым в некоторых случаях, где обновленная поверхность скорректирована с учетом наличия как пластового падения, так и сбросов, так что новый опорный элемент глубины TST3D может быть повторно вычислен и проверен относительно того, является ли обновленная стратиграфическая и структурная модель обоснованно более точной, чем исходная модель.
[0152] Конкретно в отношении фиг. 30.1, отображение диаграмм GR показано в вычисленных повторно панелях TST3D с использованием обновленной (образующей сброс) структурной поверхности в качестве поверхности отсчета. Сравнение графиков с использованием данного способа служит как форма подтверждения достоверности того, являются ли вероятными и удовлетворительными интерпретированные стратиграфические и структурные модели. Вычисления TST3D основаны на нарушенных сбросом поверхностях, как показано на фиг. 12 и 13. По сравнению с фиг. 22, новая модель TST3D в 30.2 обнаруживает сброс с вертикальным смещением. Кроме того, отображение диаграммы GR в повторно вычисленных панелях TST3D фиг. 30.1 также предполагает, что корреляция диаграммы улучшена, поскольку образцы GR теперь выровнены по горизонтали при той же TST3D.
[0153] Как показано в процессе 1418 по фиг. 14, процесс последовательности действий TST3D может быть выполнен повторно в некоторых вариантах осуществления, пока не будут достигнуты вероятные и удовлетворительные стратиграфические и структурные модели. После построения моделей, возможно распределить характерные свойства, такие как пористость, проницаемость, литология, общий органический углерод и геомеханические свойства для нанесения на карту зоны максимального нефтегазонасыщения на межскважинной и охватывающей все месторождение шкале. В одном или более вариантов осуществления неудовлетворительный результат может быть исправлен путем повторного вычисления поверхности отсчета (процесс 1420) и повторения процессов 1402-1416 по фиг. 14.
[0154] АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ПРОЦЕССЫ АППРОКСИМАЦИИ
[0155] В одном или более вариантов осуществления способы создания структурных моделей скважин с большим наклоном ствола или горизонтальных скважин могут быть созданы от измерений TST3D. В некоторых вариантах осуществления интерпретация структуры может включать в себя три ввода данных: (1) данных одной или более инклинометрии горизонтальной скважины, (2) данных одного или более каротажных измерений, таких как диаграмма гамма-каротажа LWD или других данных измерения формации, и (3) трехмерная структурная поверхность отсчета. Процесс может оптимизировать данные для трехмерной поверхности отсчета путем изгиба начальной поверхности возле одного или более местоположений (определение шарнирной оси) для уточнения аппроксимации. При каждой шарнирной оси и угле изгиба вертикальная плоскость вдоль траектории скважины (разрез вдоль проектируемой траектории) моделей реакции каротажной диаграммы скважины обновляется, и смоделированные усредненные (или приведенные к прямоугольной форме) диаграммы гамма-каротажа сравнивают с действительными измерениями в ряде последовательных панелей TST3D, которые отображают смоделированную и действительную реакцию в проекции TST. Местоположение и углы изгиба корректируют до тех пор, пока разность между смоделированной и действительной реакцией каротажной диаграммы не упадет ниже определенного количественного порогового значения в пределах каждой панели изображения.
[0156] Тогда как примеры и связанные пояснения описывают операции изгиба с точки зрения изменения наклона в двумерной плоскости, также предполагается, что трехмерная поверхность отсчета также может быть модифицирована путем поворота поверхности или изменения азимутальных углов поверхности для уточнения аппроксимации по данным, полученным от одного или более измерений. Кроме того, поверхности отсчета могут быть модифицированы с использованием сочетания изгиба и поворота в некоторых вариантах осуществления.
[0157] В одном или более вариантов осуществления процесс может быть выполнен от минимальной до максимальной измеренной глубины в стволе скважины (от устья до забоя скважины). Изменения в изгибе поверхности в текущей панели могут оставить ранее согласованные панели неизмененными, или могут затрагивать ранее скорректированные панели, но обычно в ограниченном интервале MD. В некоторых вариантах осуществления удовлетворительная структурная интерпретация может рассматриваться, когда все каротажные измерения и смоделированные модели каротажа соответствуют во всех указанных последовательных панелях TST3D.
[0158] В случаях, когда может возникнуть неопределенность того, будет ли приводить к лучшей модели изгиб вверх или вниз на оси изгиба, могут быть применены дополнительные ограничения для направления процесса структурного изгиба, не отступая от объема настоящего изобретения. В одном или более вариантов осуществления динамическая функциональная структура дерева может быть создана для сохранения этапов операций и соответствующих данных, созданных в процессе автоматизации. Каждый узел дерева соответствует одному изгибу поверхности и содержит шарнирную ось и данные об оптимальном угле изгиба. В качестве альтернативы результаты интерпретации могут быть созданы, сохранены и отслежены путем обхода различных ветвей дерева.
[0159] В одном или более вариантов осуществления, если направляющая скважина недоступна, вертикальная псевдонаправляющая скважина может быть создана путем проецирования измерений с использованием вычисленной TST3D на эквивалентную вертикальную направляющую скважину, которая использует то же местоположение устья скважины в качестве горизонтальной скважины. Каротажная диаграммы в псевдонаправляющей скважине обновляется после каждой операции изгиба в процессе оптимизации.
[0160] Конкретно в отношении фиг. 31.1-31.3, показана иллюстрация начала автоматизированного процесса. На фиг. 31.1 показано измерение гамма-каротажа, встречающееся в пробуренной скважине (пунктирная черная кривая) и смоделированной реакции гамма-лучей (черная кривая), которая создана из проектируемой траектории гамма-лучей, показанной на фиг. 31.2 (от верхней до нижней границы). Разрез вдоль проектируемой траектории на фиг. 31.2 представляет вертикальную панель вдоль траектории скважины, где ось y представляет собой истинную глубину по вертикали (true vertical depth, TVD), а ось x представляет собой истинную длину по горизонтали (true horizontal length, THL). График на фиг. 31.3 представляет собой разрез вдоль проектируемой траектории по фиг. 31.2, уплощенный на конкретных данных поверхности отсчета, где ось y в данной проекции представляет собой истинную стратиграфическую мощность (true stratigraphic thickness, TST).
[0161] Конкретно в отношении фиг. 32, после первой операции изгиба диаграммы гамма-каротажа в первых трех разделенных панелях S1-S3 были согласованы удовлетворительно, но в панелях S4-S8 наблюдается рассогласование. Дополнительные изгибы в модели могут быть добавлены дальше вниз по скважине, от места, откуда было выполнено удовлетворительное соответствие (при болеей измеренной глубине). В некоторых вариантах осуществления, чтобы свести к минимуму ошибку рассогласования, оптимальный истинный угол наклона при изгибе может быть изменен. Угол β, бета, указанный в разрезе вдоль проектируемой траектории (3102 на фиг. 31.2) представляет собой наблюдаемый наклон трехмерной поверхности отсчета в плоскости разреза вдоль проектируемой траектории. В одном или более вариантов осуществления процесс выполняют в направлении забоя скважины до тех пор, пока рассогласование между измеренной и смоделированной реакцией не будет ниже приемлемого количественного порогового значения, определяемого пользователем.
[0162] В некоторых вариантах осуществления автоматизированный подход может быть применен для создания структурных моделей с использованием данных, полученных от множества горизонтальных скважин, путем использования либо пересечения каждого интерпретированного структурного профиля от данной скважины в качестве контрольных точек, либо возмущения общей структурной поверхности. Кроме того, автоматизированная последовательность действий структурной интерпретации на основе базовых реакций каротажной диаграммы, таких как измерения методом гамма-каротажа LWD от наклонных и горизонтальных скважин, может быть более быстрой и более точной по сравнению с некоторыми процессами интерпретации в ручном режиме.
[0163] В одном или более вариантов осуществления автоматизированные процессы могут быть выполнены путем сравнения данных измерений и реакции каротажной кривой, полученной при прямом моделировании с использованием панелей TST3D, спроецированных в системе отсчета TST, и с использованием алгоритмов оптимизации, чтобы свести к минимуму рассогласование между действительной и смоделированной реакцией каротажной диаграммы. В некоторых вариантах осуществления согласование между данными измерений и полученной при прямом моделировании каротажной кривой может улучшить правильное пространственное выравнивание профилей каротажных измерений при той же истинной стратиграфической мощности.
[0164] Как указано выше в отношении к подходам прямого моделирования, для повышения соответствия между опережающими моделями каротажной кривой, такими как приведенные к прямоугольной форме каротажной диаграммы, и данными измерений (см., например, пояснения к фиг. 17), где существует неопределенность относительно того, приведет ли изгиб вверх или вниз на шарнирной оси к лучшей модели, для направления процесса структурного изгиба могут быть применены дополнительные ограничения. Данные ограничения могут включать в себя, например, ограничение регионального падения, минимальный или максимальный предел изгиба, или метод сопоставления с образцом для нахождения аналогичных реакций каротажной диаграммы на основе каротажных диаграмм направляющей скважины или недавно полученных измерений.
[0165] В вариантах осуществления, в которых базовая каротажная диаграмма от вертикальной направляющей скважины недоступна, может быть динамически создана базовая каротажная диаграмма псевдонаправляющей скважины в ходе автоматизированного процесса интерпретации путем проецирования измерений горизонтальной скважины на эквивалентную вертикальную скважину с использованием вычисленной TST. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления данная реакция базовой каротажной диаграммы может обновляться каждый раз, когда в модель вводят новый изгиб.
[0166] В одном или более вариантов осуществления динамическая структура дерева может быть использована для сохранения всех рабочих этапов и соответствующих данных. Например, структура дерева может быть использована для хранения всех возможных моделей структурной интерпретации, и восстановление данных может включать в себя отслеживание соответствующих активных ветвей дерева. Такой подход может позволить пользователю или автоматизированному способу аппроксимации эффективно создавать альтернативные обоснованные интерпретации, вместо одного уникального решения.
[0167] Автоматизированные процессы в соответствии с настоящим изобретением в некоторых вариантах осуществления могут применяться для создания структурных моделей множества горизонтальных скважин либо путем использования пересечения каждого отдельного интерпретированного профиля структуры в качестве контрольных точек, либо путем возмущения вначале разделяемой трехмерной структурной поверхности. Кроме того, автоматизированные подходы для структурной интерпретации горизонтальных скважин могут быть использованы для других каротажных диаграмм и измерений, в дополнение к диаграммам гамма-каротажа. Например, путем отбора многих возможных интерпретаций, созданных с помощью автоматизированного подхода в ходе прямого моделирования других измерений, ошибки могут быть сведены к минимуму за счет уменьшения доверия к данным, которые являются либо низкокачественными, либо содержащими мало данных, которые не подтверждены дополнительной информацией.
[0168] АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ РАБОЧИЕ ЭТАПЫ
[0169] Следующий пример включен для иллюстрации варианта осуществления в автоматизированном процессе, который используют для получения характеристик скважины с использованием подхода TST3D. Тогда как каротажные измерения, используемые в примере, получены из диаграмм GR, предполагается, что какая-либо каротажная диаграмма скважины или способы измерений, способные описывать характеристики формации в зависимости от глубины, могут быть приспособлены для использования в вариантах осуществления настоящего изобретения.
[0170] В одном или более вариантов осуществления рабочие этапы для автоматизации структурной интерпретации могут включать в себя следующие этапы:
[0171] (1) Загрузка данных измерений от направляющей скважины и выполнение приведения к прямоугольной форме каротажной диаграммы (например, сегментация и усреднение) данных каротажа скважины.
[0172] В некоторых вариантах осуществления получение характеристик скважины может быть начато путем получения стратиграфических данных от направляющей скважины или псевдонаправляющей скважины, чтобы определить характеристики формации, такие как границы поверхностного пласта и падение пласта залегания. Используемый здесь термин «приведение к прямоугольной форме каротажной диаграммы» относится к процессу усреднения, который делит на сегменты каротажную диаграмму, исходя из схемы сегментации (например, определения точек перегиба кривой), а затем вычисления среднего или характерного значения для всех измеренных значений между точками сегмента. Приведение к прямоугольной форме каротажной диаграммы может быть использовано в некоторых вариантах осуществления для облегчения числового сравнения между измеренными и смоделированными значениями каротажной диаграммы в стратиграфическом интервале.
[0173] Конкретно в отношении фиг. 33.1, показан пример диаграммы GR, отображенный в TVD от вертикальной направляющей скважины, в котором приведенная к прямоугольной форме кривая каротажа (тонкая сплошная линия) наложена на данные с целью определения границ поверхностного пласта.
[0174] (2) ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАРКЕРОВ ПОВЕРХНОСТИ ПО ВЫБРАННЫМ ВЕРХНИМ ГРАНИЦАМ СКВАЖИН
[0175] В некоторых вариантах осуществления маркеры поверхности могут быть выбраны из данных приведенной к прямоугольной форме каротажной диаграммы для определения границ между различными стратиграфическими пластами. Конкретно в отношении фиг. 33.2, пять маркеров поверхности (горизонтальные пунктирные линии) выбраны на основе приведенной к прямоугольной форме каротажной диаграммы по фиг. 33.1 для использования в рабочем образце. В одном или более вариантов осуществления выбор маркеров может быть выполнен алгоритмически или в ручном режиме пользователем.
[0176] (3) Создание модели типа слоеного пирога для данных GR на основе приведенной к прямоугольной форме диаграммы GR
[0177] В некоторых вариантах осуществления модель типа слоеного пирога может быть создана для представления полученных стратиграфических данных в графическом виде. Используемый здесь термин «слоеный пирог» может относиться к модели, имеющей постоянную мощность или постоянные свойства пласта в пределах смоделированных пластов по всей определенной пространственной области.
[0178] Конкретно в отношении фиг. 34, приведена иллюстрация исходной модели типа слоеного пирога реакции 3404 диаграммы GR, созданной из приведенной к прямоугольной форме диаграммы 3402 GR, полученной от вертикальной направляющей скважины. Разрез вертикальной скважины был определен горизонтальной траекторией скважины, которая показана жирной пунктирной линией 3406. В исходной модели разреза распределения гамма-лучей штриховка указывает величину значений гамма-излучения от низкой (светло-серый) до высокой (темно-серый), а горизонтальные пунктирные линии являются маркерами поверхности, определенными и продолженными от направляющей скважины. При создании модели разреза распределения гамма-лучей предполагалась постоянная мощность пласта и постоянные свойства пласта в данном пласте.
[0179] Остальные процедуры могут быть выполнены в режиме повтора путем изгиба поверхности отсчета, получения обновленного интервал гамма-каротажа, который может быть использован для сравнения с данными измерений реакции полученной при прямом моделировании GR.
[0180] (4) ЗАГРУЗКА ТРЕХМЕРНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ОТСЧЕТА
0
0
[0181] В одном или более вариантов осуществления трехмерная поверхность отсчета, которая введена в рабочую модель, и может быть, например, выведена из стратиграфической поверхности, смоделированной по скважинным или сейсмическим данным. В некоторых вариантах осуществления, в которых данные поверхности недоступны, может быть создана и введена в модель простая наклонная плоскость (β=β) с заданным азимутом падения (α=α).
[0182] Конкретно в отношении фиг. 35, показана начальная наклонная плоскость с направлением простирания с севера на юг и горизонтальной траекторией скважины. MD определена как нулевая, когда скважина внедряется в поверхность отсчета, и увеличивается, когда скважина движется в направлении TD (total depth, полной глубины) траектории скважины. Пунктирная ломаная линия 3500 в плоскости XY представляет горизонтальную (map view) проекцию траектории скважины. В варианте осуществления, показанном на фиг. 35, вертикальная плоскость 3502 представляет плоскость лучшего согласования траектории скважины, которая имеет азимут α Однако в некоторых вариантах осуществления использование плоскости лучшего согласования может быть исключено. Поверхность 3506 отсчета наклонена к востоку (азимут 090); вертикальная плоскость 3504 перпендикулярна направлению простирания (направление север-юг) наклонной плоскости. Как истинный угол падения, так и видимый угол падения может быть измерен по углам между пунктирной линией 3508 и пунктирной линией 3510, которые являются линиями пересечения как вертикальных плоскостей, так и горизонтальной плоскости, соответственно.
[0183] Связь между истинным углом наклона плоскости отсчета и ее видимым углом наклона в разрезе наклонной или горизонтальной скважины в некоторых вариантах осуществления может быть записана как:
(3)
1
2
где β – истинный угол падения, а β – видимый угол падения; α – азимутальный угол разреза скважины; азимутальный угол наклонной плоскости, в данной иллюстрации равный 90 (плоскость ориентирована в направлении на юг).
1
2
[0184] Конкретно в отношении фиг. 36, схема иллюстрирует связь между истинным углом падения β 3602 и видимым углом падения β 3604 вдоль произвольного вертикального разреза в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Ось Y указывает на север, а 3606 – азимутальный угол (α) вертикального разреза. Плоскость отсчета наклонена на юг под 180 градусов.
[0185] Как показано в уравнении (3), видимый угол падения не может превышать истинный угол падения. Когда азимутальный угол (α) увеличивается от 0 до 90 градусов, видимый угол падения уменьшается от истинного угла падения до нуля, что соответствует случаю вертикальной плоскости пересечения, перпендикулярной направлению наклона плоскости залегания или параллельной направлению простирания плоскости залегания.
[0186] (5) Вычисление TST3D вдоль ствола скважины на основе поверхности отсчета и геофизических исследований в скважине.
[0187] В следующем процессе TST3D вычисляют между поверхностью отсчета и данными геофизических исследований в скважине. В некоторых вариантах осуществления вертикальная направляющая может быть создана вблизи устья скважины наклонной траектории скважины, и может быть извлечена кривая каротажа скважины, например, из диаграммы гамма-каротажа. В данном примере комплексная трехмерная модель гамма-каротажа представляет собой модель типа слоеного пирога в приведенной к прямоугольной форме каротажной диаграммы направляющей скважины, и может быть использована непосредственно для создания начального разреза вдоль проектируемой траектории.
[0188] Как показано на фиг. 37.1-37.3, была создана трехмерная модель гамма-каротажа типа слоеного пирога, имеющая поверхность верхнего пласта, созданную путем изгиба горизонтальной плоскости в трех различных местоположениях на 3 истинных угла изгиба: в 3, 2, и 1 градус, соответственно. Затем может быть создана горизонтальная траектория скважины (такая как показана на фиг. 35) , и могут быть извлечены значения распределения гамма-лучей в каждом местоположении MD, где она пересекается с трехмерной моделью распределения гамма-лучей, чтобы служить в качестве правильного измерения.
[0189] Конкретно в отношении фиг. 37.1-37.3, показана иллюстрация варианта осуществления первой итерации автоматизированного процесса интерпретации. На фиг. 37.1, черная кривая представляет собой данные измерений, а ломаная ступенчатая кривая представляет диаграмму гамма-каротажа, полученную путем прямого моделирования вдоль скважины, когда скважина пересекается с каждым пластом модели распределения гамма-лучей в модели разреза вдоль проектируемой траектории. Фиг. 37.2 представляет вертикальную панель вдоль траектории скважины, где ось y представляет собой истинную глубину по вертикали (true vertical depth, TVD), а ось x-axis представляет собой истинную длину по горизонтали (true horizontal length, THL). На фиг. 37.3 представлен разрез распределения гамма-лучей в показателях TST3D, который отображает уплощенное распределение гамма-лучей типа слоеного пирога, полученное в предположении, что мощность пласта постоянна. Затем скважина может быть разделена на ряд сегментов в соответствии с монотонным изменением вычисляемых в данный момент значений TST3D.
1
2
[0190] В указанном примере истинный угол падения пласта (β) составляет 1 градус, а видимый угол падения (β), как указанный в разрезе вдоль проектируемой траектории может быть вычислен с использованием уравнения (3). Ось x представляет THL (True Horizontal Length, истинную длину по горизонтали), которая определяется как полная длина проецируемых ломаных линий в плоскости XY от текущей точки MD до исходного местоположения MD (MD=0).
1
[0191] На фиг. 37.1-37.3, показаны доказательства рассогласования между измерениями (ломаная линия на фиг. 37.1) и реакцией каротажной диаграммы, полученной при прямом моделировании (черная линия на фиг. 37.1). Это можно пояснить тем, что начальный угол падения (1 градус) отклоняется от истинного, так что первая часть поверхности отсчета представляет собой плоскость с истинным углом наклона (β) 3 градуса.
[0192] (6) Отображение ошибки между измерениями и опережающей моделью последовательных разделенных панелей TST3D
1
[0193] На следующем этапе последовательные панели TST3D сравнивают и корректируют, чтобы корректировать наблюдаемые рассогласования между панелями. Конкретно в отношении фиг. 38, данные гамма-каротажа, полученные на фиг. 37.1-37.3 отображены в ряде разделенных панелей TST3D. Каждая панель соответствует сегменту скважины, который бурится либо вниз или вверх во всем интервале MD, после определения поверхности отсчета. Начальная поверхность отсчета с истинным углом наклона (β) составляет 1 градус и используется на фиг. 37.1-37.3.
[0194] В частности, рассогласование данных модели GR (ломаная кривая линия) по сравнению с данными измерений GR (черная) наблюдается в последовательности панелей, что может быть показателем того, что в данном местоположении в данных модели использован ошибочный наклон поверхности отсчета. В одном или более вариантов осуществления одной из целей автоматизированного алгоритма может быть согласование измерений с моделью каротажа, полученной при прямом моделировании от панели к панели (показано слева направо на фиг. 38) путем постепенного обновления поверхности отсчета за счет изгиба начальной поверхности отсчета в ряде шарнирных осей при оптимальных истинных углах наклона.
[0195] (7) СРАВНЕНИЕ ПАНЕЛЕЙ TST3D ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ АППРОКСИМАЦИИ
[0196] На следующем этапе разрезы вдоль проектируемой траектории гамма-лучей могут быть оптимизированы путем согласования первых нескольких последовательных разделенных панелей TST3D (см., например, S1-S8 на фиг. 38) за счет изгиба плоскости поверхности отсчета (см. иллюстрации на фиг. 35 и фиг. 41) для корректировки, для лучшей аппроксимации истинного угла наклона, что понижает ошибку рассогласования между возможными углами наклона при изгибе ниже заранее заданного порогового значения. Ошибка рассогласования может быть вычислена в некоторых вариантах осуществления как средняя относительная ошибка в каждом изучаемом интервале разделенных панелей TS3D, при расчете, например, по следующей формуле:
(4)
(5)
1
1
1
где  – средняя относительная ошибка рассогласования между значением измеренной GR и значением приведенной к прямоугольной форме каротажной диаграммы в k-той разделенной панели с k=1,2,…,K (где K – общее число панелей, являющихся последовательными удовлетворительно согласующимися панелями); функция N(k) – общее число образцов k-той панели; – средняя ошибка по согласующимся K панелям для истинного угла наклона при изгибе (поверхности)  (i=1, 2,…,m). Наилучший истинный угол наклона при изгибе поверхности отсчета определяют по результату, который ведет к минимальной .
0
1
[0197] В некоторых вариантах осуществления азимутальный угол плоскости поверхности (α) может оставаться неизменным в ходе процесса оптимизации в соответствии с настоящим изобретением, и возмущение поверхности отсчета связано лишь с изменением ее истинного угла наклона. В некоторых вариантах осуществления соответствующий видимый наклон участка ствола скважины может быть вычислен с использованием уравнения (3), а оптимальный истинный угол наклона βповерхности отсчета может быть выведен путем образования замкнутых контуров по всем возможным углам в пределах углового интервала, центрированных на текущем значении посредством фиксированной заранее заданной величины приращения и при вероятных пределах угла изгиба от одного сегмента к другому.
1
1
[0198] На фиг. 39.1-39.3 показаны модели разреза вдоль проектируемой траектории гамма-лучей, а на фиг. 40 показаны разделенные панели TST3D, полученные при оптимальном изгибе поверхности отсчета на истинный угол наклона β 3 градуса. Следует заметить, что рассогласование между данными измерений методом гамма-каротажа и реакцией каротажной диаграммы, полученной при прямом моделировании, в первой панели на фиг. 38, скорректировано на фиг. 40. Кроме того, существует также удовлетворительное согласование в панелях S2 и S3. В данном примере параметр K>=3, как определено выше в уравнении (4).
[0199] Конкретно в отношении фиг. 39.1-39.3, модель диаграммы GR изогнута для достижения оптимального начального угла изгиба, в котором для данного конкретного примера, плоскость, имеющая истинный угол наклона 3 градуса, дает лучшую аппроксимацию в модели распределения гамма-лучей, полученной при прямом моделировании, по сравнению с данными измерений в первых трех разделенных панелях (см. фиг. 38). На фиг. 39.1-39.3 показан полученный соответствующий разрез вдоль проектируемой траектории гамма-лучей и данные измерений, и согласованная опережающая модель.
[0200] Конкретно в отношении фиг. 40, соответствующие разделенные панели TST3D показаны после корректировки, описанной на фиг. 39.1-39.3. После изгиба начальной плоскости на истинный угол наклона 3 градуса, TST3D каждой точки измерения на траектории скважины пересчитываются, и разделенные панели обновляются, как показано. Здесь удовлетворительное согласование между данными измерений методом гамма-каротажа (черная кривая) и опережающая каротажная кривая (ломаная кривая) достигнуто на панелях S1-S3. Первое рассогласование возникает (которое, как предполагается, имеет ошибку рассогласования, большую, чем заранее заданное пороговое значение) в S4 вокруг местоположения TST3D=25 футов (7,62 м), что соответствует примерно истинной длине по горизонтали (THL) 600 футов (182,9 м). Затем местоположение изгиба перемещают вперед, чтобы минимизировать ошибку в S4, которая лежит в первых трех из интервалов между начальной THL (485 футов (147,8 м)) и местом, где возникает ошибка (приблизительно THL=600 футов (182,9 м)). Однако в некоторых вариантах осуществления ошибка в пределах первых трех из интервалов может быть параметром, задаваемым пользователем, в интервале (0, 1).
[0201] (8) Нахождение следующего местоположения шарнирной оси изгиба для плоскости поверхности и поиск оптимального истинного угла наклона
[0202] После определения шарнирной оси изгиба может быть определен оптимальный истинный угол наклона при изгибе. В отношении фиг. 41, показана иллюстрация операции изгиба на поверхности отсчета. Вначале оценивают местоположение изгиба вдоль ствола скважины, как показано с помощью поверхности 4100 отсчета. Начерчена вертикальная плоскость 4102, перпендикулярная наклону при изгибе поверхности отсчета и пересекающая предполагаемую THL или соответствующее местоположение MD ствола скважины, и линию пересечения между данной вертикальной плоскостью и ранее обновленной поверхностью отсчета используют в качестве шарнирной оси поворота для изгиба поверхности в положение 4104. Здесь угол изгиба поверхности выбирают путем минимизации ошибки распределения гамма-лучей в обновленных разделенных панелях TST3D для определения оптимального истинного угла наклона для нового изогнутого участка скважины.
1
[0203] На фиг. 42.1-42.3 и 43 показаны результаты моделей разреза вдоль проектируемой траектории гамма-лучей и разделенные панели после второй операции оптимизированного изгиба (истинный угол наклона β=2 градуса) на поверхности отсчета. Здесь рассогласование в панели S4 на фиг. 40 скорректировано, чтобы привести к удовлетворительному согласованию в обеих панелях, S4 и S5, на фиг. 43.
[0204] Конкретно в отношении фиг. 42.1-42.3. Обновленные модели разреза вдоль проектируемой траектории гамма-лучей после второго цикла автоматизированного изгиба (до истинного угла наклона 2 градуса). По сравнению с фиг. 39.1-39.3, рассогласование между данными измерений и опережающей моделью распределения гамма-лучей было откорректировано в интервале THL (600-1150).
го
[0205] Конкретно в отношении фиг. 43. Данное изображение TST3D является результатом обновленной поверхности отсчета после 2 оптимального изгиба поверхности на фиг. 42.1-42.3. Каротажные кривые модели и по данным измерений в интервале THL, соответствующей разделенным панелям S4 и S5 на фиг. 40, теперь согласованы.
[0206] (9) ПРОДОЛЖЕНИЕ ОПТИМИЗАЦИИ
[0207] На следующем этапе анализ переходит к следующему положению, в котором необходима корректировка изгиба и угла наклона, путем повторения процесса, описанного на этапе (8). Процесс продолжают до тех пор, пока не будет скорректировано рассогласование в последовательно обновляемых разделенных панелях TST3D, и ошибка не снизится ниже заданного пользователем порогового значения.
[0208] На фиг. 44.1-44.3 и 45 показан окончательный результат последовательного применения оптимальной операции на поверхности отсчета. Конкретно в отношении фиг. 44.1-44.3, показан окончательный результат после четырех последовательных автоматизированных поворотов линии шарнира плоскости отсчета. Последовательности истинного угла наклона при изгибе равны 3, 2, 0,4 и 1,8 градусов, соответственно, как функция увеличения MD. Как показано полным перекрытием смоделированных и измеренных данных диаграммы GR на фиг. 44.1, получено удовлетворительное согласование между данными измерений гамма-каротажа и опережающей моделью.
[0209] Конкретно в отношении фиг. 45, заключительное сравнение изображения разделенных панелей TST3D для данных измеренного и полученного при прямом моделировании гамма-каротажа, показывает, что достигнуто удовлетворительное согласование по разделенным панелям, которое показывает, что профиль измеренной кривой GR хорошо коррелирует и выровнен при той же TST3D.
[0210] (10) Определение качества данных и повторение этапов (1)-(9) для достижения удовлетворительного результата
[0211] Структурный профиль горизонтальной скважины, созданный с использованием этапов (1)-(9), является одной из интерпретаций данного набора структурных и скважинных данных. Следует заметить, что даже хотя заключительный результат на фиг. 44.1-44.3 получен за счет четырех последовательных углов изгиба (т. е., 3, 2, 0,4, 1,8, и 3,4), альтернативное решение, имеющее углы изгиба 3, 2, и 1, также является допустимым решением, поскольку вычисленное рассогласование между данными модели и измерений лежит ниже установленного порогового значения для данного примера. Кроме того, местоположения изгиба отличаются от местоположений изгиба из достоверной модели. Отсюда следует, что для описания структуры данной области может быть использовано множество интерпретаций.
[0212] (11) Сохранение множества результатов в дереве операций, при необходимости
[0213] В некоторых вариантах осуществления множество решений может быть сохранено с использованием дерева операций (operation tree, OT). Конкретно в отношении фиг. 46, OT создают в ходе автоматизированного процесса для сохранения данных об изгибе (например, местоположения изгиба и истинные углы наклона). Конкретно в отношении фиг. 46, показан вариант осуществления структуры дерева операций (operation tree, OT), в котором оптимальные операционные данные как для местоположений шарнирной оси поворота, так и для истинных углов наклона, могут быть сохранены в ходе автоматизированного процесса согласования. Корнем дерева называют виртуальный узел, который показывает исходное состояние изгиба начальной поверхности отсчета. По мере продолжения действия для начала изгиба поверхности, два альтернативных оптимальных решения сохраняют как 2 дочерних узла, где узел 1_1 представляет лучшее решение, а узел 1_2 указывает второе лучшее решение. На диаграмме сплошными кругами показаны активные узлы, используемые в вычислениях, тогда как пунктирные круги использованы, чтобы показывать узлы, которые могут быть реактивированы, если текущее лучшее решение не удается для обеспечения удовлетворительного общего согласования. Как показано, аппроксимация продолжается вдоль линии 4600 через активные узлы, пересекая дерево сверху вниз, до заключительного этапа узла N_1, где N – общее число операций. В некоторых вариантах осуществления OT может быть выполнено с возможностью расширения, так как неактивные узлы активируют, чтобы прийти к альтернативным интерпретациям.
[0214] В представленном примере операция изгиба на плоскости поверхности отсчета начинается в корне дерева, или виртуальном узле, и уникальные решения для первой поверхности сохраняются как дочерние узлы (например, узел 1_1 и узел 1_2). На фиг. 46, узел 1_1 считается лучшим решением, а узел 1_2 считается вторым лучшим решением. В некоторых вариантах осуществления неактивные узлы, такие как узел 1_2 могут быть активированы в случаях, когда лучшее решение не удается, и затем процесс по умолчанию переходит ко второму лучшему решению, описываемому неактивным узлом. В ходе автоматизированных процессов данный второй узел может быть сохранен, чтобы обеспечить лучшие локальные согласования при использовании данных более чем от одного местоположения изгиба в последовательности.
[0215] После первой ветви выполняется вторая оптимальная операция изгиба на поверхности, и это приводит к двум новым узлам. Таким образом, дерево продолжает расти до тех пор, пока не будет получено удовлетворительное согласование между структурной моделью и полученными данными измерений скважины по вычисленными раздельным панелям TST3D. В некоторых вариантах осуществления это может привести к двоичному дереву, дающему одну возможную интерпретацию, в то же время также сохраняя ряд альтернативных решений в краевых узлах. В других вариантах осуществления OT с множеством дочерних узлов может быть создано в таком же режиме путем сохранения множества ранжированных оптимальных результатов.
[0216] Дерево операций является расширяемым в том смысле, что любой неактивный узел в дереве может становиться активированным, и может быть использован в другой альтернативной интерпретации. Это может обеспечить создание большего числа возможных интерпретаций, все из которых могут вести к обоснованной заключительной модели. Различные интерпретации могут быть получены путем отката по узлам дерева до любого уровня, и начала возмущения поверхностей от них до конца TD. В некоторых вариантах осуществления деревья операция могут создавать не только полезное средство для сохранения возможных операций изгиба, но также количественный метод для описания неопределенностей в структурных интерпретациях.
[0217] Вычисление TST3D при отсутствии вертикальной направляющей скважины
[0218] В случае отсутствия вертикальной направляющей скважины вблизи горизонтальной скважины может быть создана псевдо (или виртуальная) вертикальная направляющая скважина по доступным данным диаграммы GR из начальной спускающейся траектории диаграммы, и обновлена для замены истинно вертикальной направляющей на каждом повторном этапе, используя вычисленную TST3D. Однако следует заметить, что если отсутствует истинная направляющая, данные диаграммы GR могут быть ограничены до интервалов пласта, пересекаемых стволом скважины; если горизонтальная или наклонная скважина проходит до большей глубины, чем доступная в псевдонаправляющей скважине, детали, присутствующие на меньших глубинах, могут не быть представлены в псевдонаправляющей скважине.
[0219] Конкретно в отношении фиг. 47, показан вариант осуществления, в котором создана псевдонаправляющая скважина 4700 путем проецирования имеющейся горизонтальной диаграммы GR на вертикальное направление за счет отслеживания плоскости 4702 поверхности отсчета с использованием TST3D. В некоторых вариантах осуществления образцы распределения гамма-лучей вдоль ствола скважины проецируют на псевдовертикальную направляющую скважину, если они соответствуют монотонному увеличению вычисленной TST3D по мере увеличения MD – то есть, значения GR вдоль ствола скважины добавляют к профилю диаграммы псевдонаправляющей, если TST3D больше, чем значения TST3D всех предыдущих образцов MD.
[0220] На данной иллюстрации, так как MD возрастает от A до B вдоль ствола скважины, значения GR проецируют на вертикальную псевдонаправляющую скважину, поскольку значения TST3D возрастают непрерывно. Аналогично, значения от C до D добавляют (проецируют) к профилю каротажной кривой псевдонаправляющей, поскольку значения TST3D больше, чем значения в B, и увеличиваются. Однако от B до C измерения игнорируют, поскольку значения TST3D меньше, чем TST в B.
[0221] Поскольку плотность выборки может изменяться после проецирования, в зависимости от относительного угла между стволом скважины и стратиграфией наклона, в некоторых вариантах осуществления, чтобы облегчить приведение к прямоугольной форме каротажной диаграммы в последующих операциях, для получения эквидистантных образцов GR может быть использована интерполяция в сочетании с повторной выборкой.
[0222] Конкретно в отношении фиг. 48.1-48.3, показана модель разреза вдоль проектируемой траектории, созданная с использованием набора данных, при неимении ранее существующей истинно вертикальной направляющей скважины. В данном примере данные диаграммы GR в 4800 использованы в качестве псевдонаправляющей скважины для построения начальной модели распределения гамма-лучей путем извлечения вычисленной TST3D вдоль ствола скважины, как показано на фиг. 47. В данной модели максимальная TST лежит в MD 1100 футов (335,3 м), а THL составляет примерно 1090 футов (332,2 м). Разрез вдоль проектируемой траектории на фиг. 48.2 получен после двух последовательных автоматизированных операций изгиба на плоскости поверхности с истинными углами наклона 1,6 и 3,2 градуса, соответственно.
[0223] Конкретно в отношении фиг. 49.1-49.3, показана заключительная модель разреза вдоль проектируемой траектории, полученная в результате семи последовательных автоматизированных операций изгиба поверхности отсчета, используемых для вычисления TST3D. В данном примере истинные углы наклона, используемые для корректировки поверхности отсчета, составляли 1,6, 3,2, 1,8, 1, 1,8, 3,4 градусов в последовательности, соответственно. Псевдонаправляющая скважина, использованная в последней операции изгиба, показана в 4900. Следует заметить, что профиль гамма-лучей в данной псевдонаправляющей выглядит несколько иначе, и толще по сравнению с псевдонаправляющей 4800 на фиг. 48.1-48.3, что можно объяснить тем, что заключительная структурная модель предполагает, что ствол скважины на фиг. 49.1-49.3 пересекает более толстый общий геологический разрез. В данной модели максимальная TST лежит в MD 1820 футов (554,7 м), а THL составляет примерно 1775 футов (541 м).
[0224] РЕЗЮМЕ ПРОЦЕССА TST3D
[0225] Конкретно в отношении фиг. 50A и 50B, показана схема последовательности операций автоматизированных рабочих этапов TST3D, описанных выше. Начиная с процесса (1) в схеме последовательности операций, накапливают данные о траектории скважины и GR, и определяют (2) поверхность отсчета. В процессе (3), выбирают маркеры поверхности в данных скважины, полученных в (1), и используют для создания маркировочных поверхностей в процессе (4). В процессе (5), вычисляют TST3D и сравнивают с данными либо от (6) вертикальной направляющей скважины, либо (7) псевдонаправляющей скважины, полученной из разреза горизонтальной скважины. В процессе (8), разрез вдоль проектируемой траектории по данным скважины сравнивают с данными скважины, полученными при прямом моделировании, и используют их для создания последовательности разделенных панелей TST3D в процессе (9). В процессе (10) вычисляют ошибку рассогласования; кроме того, в процессе (11) определяют другие «вторые лучшие» совпадения. Данные из процессов (10) и (11) затем используют для определения положения, где возникает соответствующая ошибка в данных разделенной панели TST3D.
[0226] На этом этапе выполняют определение того, были ли проверены углы наклона (например, β1, β2, … βM). В противном случае процессы (4)-(12) повторяют, при необходимости, иначе операцию продолжают до следующего этапа. В процессе (13) оценивают среднюю ошибку рассогласования H(βi), где ошибка H(βi) представляет собой усредненное значение ошибки рассогласования вдоль последовательных разделенных панелей S1, S2, … SK1, которые, как полагают, согласуются удовлетворительно. На данном этапе принимают решение, получен ли по меньшей мере один оптимальный угол изгиба. В противном случае действие переходит к процессу (15), в котором OT используют для поиска субоптимальных углов изгиба на последнем этапе путем отслеживания этапов в обратном направлении через неактивные узлы дерева, чтобы найти оптимальное решение. Субоптимальные решения углов наклона затем возвращаются к процессам (4)-(13).
[0227] Когда после процесса (13) достигнута по меньшей мере одна оптимальная операция изгиба, действие переходит к процессу (14), в котором выбирают и сохраняют в OT оптимальные углы изгиба. Если удовлетворительное согласование было достигнуто по всей траектории скважины, создаются выходные данные, содержащие стратиграфические профили, соответствующие оптимальным ошибкам рассогласования H(βi). Если удовлетворительное согласование не было достигнуто по всей траектории скважины, действие переходит к процессу (16) для продолжения операции изгиба в новом местоположении перед неудовлетворительным согласованием, отмеченным в процессе (14), но после последней согласованной панели TST3D. Затем анализируют новое местоположение в соответствии с операцией, описанной процессами (4)-(14).
[0228] Использование дополнительных ограничений для оптимизации структурной интерпретации
[0229] В одном или более вариантов осуществления автоматизированный процесс структурной интерпретации может содержать ряд эквивалентных решений от различных вариантов изгиба (местоположение и количество) исключительно на основании критерия доброкачественности аппроксимации, выбираемого пользователем, например, средней относительной ошибки, используемой в приведенных выше примерах.
[0230] В некоторых вариантах осуществления подмножества выбранных решений, будучи оптимальными в локальном масштабе, могут приводить либо к общей неприемлемости, либо к структурно некорректным интерпретациям. Источники ошибки могут включать в себя, например, (1) то, насколько хорошо реакция диаграммы направляющей или псевдонаправляющей соответствует локальным значениям, вследствие изменчивости по простиранию свойств и мощностей пластов, (2) низкий относительный угол между траекторией скважины и локальным структурным падением (что создает большие интервалы скважины при незначительном изменении каротажной диаграммы), или (3) наличие сбросов. Кроме того, хотя некоторые подходы могут предполагать, что данные инклинометрии скважины не содержат ошибок, в некоторых вариантах осуществления геофизические исследования направления при измерениях в процессе бурения (measurement-while-drilling, MWD) могут иметь требования к точности наклона скважины 0,2 градуса и точности азимута 1 градус или более.
[0231] В случае, когда имеется неопределенность относительно того, какой изгиб, вверх или вниз на шарнирной оси, приведет к лучшей модели, для направления процесса структурного изгиба могут быть применены дополнительные ограничения. Данные ограничения могут включать в себя ограничение регионального падения, минимальный или максимальный предел изгиба, или метод сопоставления с образцом для нахождения аналогичных реакций каротажной диаграммы на основе реакции каротажной диаграммы направляющей скважины или недавно полученных измерений.
[0232] ОГРАНИЧЕНИЕ МЕСТНОГО НАКЛОНА
[0233] В областях, где имеется достаточный плотностный охват локальной скважины или при региональной преобразованной по глубине трехмерной сейсморазведке, связанной с данными скважины, может существовать достаточно хорошая местная аппроксимация структурного наклона. Данные изображения скважины поблизости могут ограничивать оценку местного наклона. В этом случае пользователь может указать примерный средний наклон. В некоторых вариантах осуществления это может обеспечить функцию взвешивания или коррекции, которая должна быть создана в пользу тех решений, которые близки к региональному значению. По мере продолжения интерпретации средний наклон в разрезе вдоль проектируемой траектории также может обеспечить ограничение местного среднего наклона.
[0234] ОГРАНИЧЕНИЯ ПРЕДЕЛА ИЗГИБА
[0235] Аналогично ограничению местного наклона, могут существовать структурно вероятные пределы того, насколько может быть введен изгиб от одного участка к другому. Например, изменение наклона более чем на 3-5 градусов между участками меньше применяется на практике. Так, наклоны, большие, чем 5 градусов, могут сигнализировать о наличии сброса. Ограничения предела изгиба могут быть использованы в некоторых вариантах осуществления как для ограничений от панели к панели в измерениях TST3D, так и вообще для всего разреза вдоль проектируемой траектории. В некоторых вариантах осуществления ограничения, выбранные для всего разреза вдоль проектируемой траектории, могут указывать минимальный и максимальный наклон, который может встречаться.
[0236] ОГРАНИЧЕНИЕ СОГЛАСОВАНИЯ КАРОТАЖНОЙ ДИАГРАММЫ
[0237] В одном или более вариантов осуществления образец каротажной диаграммы скважины может содержать информацию о перемещении направления скважины относительно данного геологического разреза. Например, если траекторию скважины пробуривают вначале вниз, затем вверх через ранее встреченный геологический разрез, если существует достаточная характеристика каротажной диаграммы, можно наблюдать зеркальное отображение предыдущего интервала каротажа. Таким образом, изменения в длине каротажной диаграммы могут быть показателем относительной разности наклона в разрезе вдоль проектируемой траектории. Алгоритмы сопоставления с образцом могут быть использованы для идентификации возможных совпадений на основе каротажной диаграммы, который либо является образцом (бурение в том же направлении стратиграфически), либо зеркальными отображениями (обратное направление стратиграфически), и используют масштабные данные для выполнения начальной оценки наклона в данном разрезе. Кроме того, после операции изгиба могут существовать явные рассогласования в измеренной реакции каротажной диаграммы в сравнении с моделированной, что дает веские основания предполагать лучший выбор для следующей операции изгиба. Например, на фиг. 43, рассогласование каротажной диаграммы в панелях S6-8 показывает вертикальные сдвиги (в TST3D) в местоположении уровней маркера каротажной диаграммы (например, около 55-65 футов (16,76-19,81 м) в TST3D). Данное смещение образца дает основания предполагать, что необходим более пологий изгиб, чтобы перенести S6-8 до совмещения с измеренной реакцией каротажной диаграммы. Такое согласование образца каротажной диаграммы может ускорить интерпретацию в потенциально сомнительных случаях изгиба.
[0238] ОГРАНИЧЕНИЕ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ В РУЧНОМ РЕЖИМЕ
[0239] В одном или более вариантов осуществления могут быть независимые доказательства или интерпретация пользователя того, что конкретный стратиграфический маркер встречается в скважине в конкретном местоположении. В таких случаях пользователь может вручную вводить локальный маркер, пересекающийся в определенном местоположении. Это может вызывать изменение среднего наклона по разрезу вдоль проектируемой траектории, и должно приниматься во внимание. Ограничение пересечения маркера может потребовать интерпретации, чтобы принять конкретное направление изгиба.
[0240] Включение множества измерений в создание структурных моделей.
[0241] Многие возможные структурные интерпретации с использованием структуры дерева OT, описанные выше в отношении фиг. 46, могут быть созданы вначале, а затем сопровождаться применением прямого моделирования других измерений пласта, в том числе, измерений LWD и каротажной диаграммы, зарегистрированной зондом, опускаемым в буровую скважину на кабеле, таких как свойства удельного сопротивления и плотности, или каких-либо измерений пласта, описанных здесь, чтобы изучить, соответствуют ли значения, полученные при прямом моделировании, действительным измерениям.
[0242] Создание структурных моделей для множества горизонтальных скважин
[0243] В некоторых вариантах осуществления могут быть предусмотрены по меньшей мере два способа создания трехмерных структурных интерпретаций по данным, полученных от множества горизонтальных скважин в изучаемой области. Однако также предусматривается, что специалисты в данной области могут применять основные принципы, описанные в настоящем документе, для создания других вариантов данных способов без отступления от объема настоящего изобретения.
[0244] СПОСОБ 1
[0245] Для каждой горизонтальной скважины может быть создана модель разреза вдоль проектируемой траектории с использованием автоматизированных рабочих этапов, описанных выше, при помощи либо истинной направляющей скважины, либо псевдонаправляющих скважин. В некоторых вариантах осуществления начало отсчета для отдельной горизонтальной скважины может быть другим. Каждый заключительный разрез вдоль проектируемой траектории приводит к линии пересечения между обновленной поверхностью и разрезом ствола скважины, которая может быть извлечена и экспортирована в качестве точек привязки для ограничения трехмерного моделирования структур пласта в данной изучаемой области. Другие доступные данные, такие как верхние границы соседних скважин, выбранные от других скважин, и карты тренда по данным сейсморазведки, могут быть использованы в некоторых вариантах осуществления для создания дополнительных ограничений относительно трехмерных структур.
[0246] Конкретно в отношении фиг. 51, показано создание моделей трехмерной структуры на базе двух горизонтальных скважин с использованием интерпретированных линий разреза вдоль проектируемой траектории в качестве точек ограничения. Две горизонтальные скважины 5102 и 5104 рассмотрены по отдельности для создания разреза вдоль проектируемой траектории, который соответствует данным измерений гамма-каротажа, с использованием описанных выше автоматизированных рабочих этапов. Поверхности отсчета разреза вдоль проектируемой траектории и маркеры экспортированы в качестве точек привязки для ограничения интерполяции трехмерных структур в изучаемой области. Поверхность 5106 отсчета является результирующей трехмерной модели.
[0247] СПОСОБ 2
[0248] В соответствии с настоящим изобретением другие подходы при создании разреза вдоль проектируемой траектории для каждой горизонтальной скважины могут использовать разделяемую поверхность отсчета. Когда плоскость поверхности отсчета изгибают в процессе оптимизации, изгибы поверхности применяют ко всем или к подмножеству остальных разрезов вдоль проектируемой траектории горизонтальной скважины. В вариантах осуществления, использующих данный способ, последовательность среди разрезов вдоль проектируемой траектории может быть улучшена, что может затем приводить в трехмерным структурным моделям, являющимся более точными при аппроксимации траектории наклонной скважины. Однако такие подходы могут иметь согласования между временем и точностью, поскольку периоды вычислений могут увеличиваться при операциях оптимизации, которые удовлетворяют ограничениям для всех горизонтальных скважин.
[0249] В одном или более вариантов осуществления структурная интерпретация наклонных скважин может быть выполнена с помощью автоматизированных способов в соответствии с настоящим изобретением. По сравнению с ручным подходом, схемы автоматизации в соответствии с настоящим изобретением могут быть более эффективными и точными. Это позволяет создавать альтернативные интерпретации, которые согласовывают измерение обоснованно. Входные данные минимальны: геофизические исследования горизонтальной скважины, измерения методом гамма-каротажа, и возможные данные о региональном структурном падении и поверхности, которые могут быть использованы, чтобы помочь созданию начальной поверхности отсчета для вычисления TDT3D. Изображение данных измерений методом гамма-каротажа и опережающей диаграммы с помощью разделенных панелей TST3D предоставляет весьма полезное средство, дающее возможность автоматизации процесса.
[0250] В некоторых вариантах осуществления описанные здесь способ и рабочие этапы могут быть использованы для создания трехмерных структурных моделей для множества горизонтальных скважин и для согласования множества измерений эффективным способом. Хотя измерения методом гамма-каротажа используют для демонстрации последовательности операций и в представленных в настоящем описании примерах, для выполнения интерпретации пласта и получения характеристик наклонных и горизонтальных скважин могут быть использованы другие измерения, полученные с помощью инструментов оценки пласта, известных в данной области, путем соблюдения аналогичных процедур. Кроме того, способы, описанные в настоящем документе, могут быть использованы при бурении в режиме реального времени в дополнение к изучению уже пробуренных скважин. В одном или более вариантов осуществления способы могут включать в себя моделирование разреза вдоль проектируемой траектории в ходе операций бурения по мере сбора данных (при возрастании MD), например, применение каротажа в процессе бурения и направленного бурения.
[0251] Некоторые из способов и процессов, описанных выше, в том числе, процессы, перечисленные выше, могут быть выполнены с помощью процессора. Термин «процессор» не следует рассматривать как ограничивающий раскрытые в настоящем описании варианты осуществления каким-либо конкретным типом устройства или системой. Процессор может включать компьютерную систему. Компьютерная система может также включать в себя процессор вычислительной машины (например, микропроцессор, микроконтроллер, процессор цифровой обработки сигналов, или компьютер общего назначения) для выполнения какого-либо из способов и процессов, описанных выше. Компьютерная система может, кроме того, содержать запоминающее устройство, такое как полупроводниковое запоминающее устройство (например, ОЗУ, ПЗУ, PROM (программируемое постоянное запоминающее устройство), ЭСППЗУ, или флеш-программируемое ОЗУ), магнитное запоминающее устройство (например, дискета или несъемный диск), оптическое запоминающее устройство (например, компакт-диск), плату персонального компьютера (например, карта PCMCIA (карта адаптера для подключения к компьютерной сети портативных устройств)), или другое запоминающее устройство.
[0252] В некоторых вариантах осуществления процессы могут быть реализованы как компьютерное программное логическое устройство для использования с процессором вычислительной машины. Компьютерное программное логическое устройство может быть воплощено в различных формах, включая форму исходного кода или форму, выполняемую на компьютере. Исходный код может включать в себя ряд компьютерных управляющих команд на различных языках программирования (например, объектный код, язык ассемблера, или язык высокого уровня, такой как C, C++ или JAVA). Такие компьютерные команды могут сохраняться на энергонезависимом машиночитаемом носителе (например, память) и выполняться процессором вычислительной машины. Компьютерные команды могут распространяться в любой форме в качестве съемного носителя данных с сопровождающей печатной или электронной документацией (например, закрытые программные средства), предварительно установленные в компьютерную систему (например, на ПЗУ или несъемный диск системы), или распространяться с сервера или электронной доски объявления по системе связи (например, Интернет или мировая паутина).
[0253] Альтернативно или дополнительно процессор может содержать дискретные электронные компоненты, соединенные с печатной платой, интегральной схемотехникой (например, интегральная схема специального назначения (Application Specific Integrated Circuits, ASIC)), и/или программируемыми логическим устройствами (например, логическая матрица, программируемая пользователем (Field Programmable Gate Arrays, FPGA)). Какие-либо из способов и процессов, описанных выше, могут быть реализованы с использованием указанных логических устройств.
[0254] Хотя выше подробно описано только несколько примеров, специалистам в данной области будет понятно, что возможны многие модификации в примерах без существенного отклонения от объекта изобретения. Соответственно, все такие модификации предназначены для включения в объем настоящего изобретения, как указано в следующих пунктах формулы. В формуле изобретения пункты средство-плюс-функция предназначены для охвата конструкций, раскрытых в настоящем документе, как выполняющих указанную функцию, и не только эквивалентов конструкции, но и эквивалентных конструкций. Таким образом, хотя гвоздь и шуруп не могут быть эквивалентами конструкции в том, что гвоздь использует цилиндрическую поверхность для крепления деревянных деталей вместе, тогда как шуруп использует винтовую поверхность в среде крепления деревянных деталей, гвоздь и шуруп могут быть эквивалентными конструкциями. Явным намерением заявителя не является требование применить Раздел 35 Кодекса законов США, § 112(f), для любых ограничений любых пунктов формулы настоящего документа, кроме тех, в которых в формуле определенно использованы слова «предназначено для» вместе со связанной функцией.