117917 Москва Ленинский пр-т
65 РГУНГ Кафедра ГИСКожевников Дмитрий Александрович
.
Автором разработана новая методика выполнения измерений (МВИ) в скважинах гамма-методами, включая ГМ-С и интегральную модификацию метода естественной радиоактивности, ГГМ-П и методы нейтронной гамма-спектрометрии [Способ исследования разрезов скважин гамма-методами ядерной геофизики. Патент РФ № 2069377 от 4.05.1994]. Эта методика отличается от общепринятых более детальными процедурами калибровочных измерений, позволяющими определять специальные метрологические характеристики аппаратуры, учитывающие радиальную неоднородность системы скважина-пласт. На основе этой методики разработаны оригинальные интерпретационные модели и аналитические алгоритмы интерпретации.
ИНТЕРПРЕТАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГАММА-МЕТОДА
Гамма-метод (ГМ) как интегральная модификация метода естественной радиоактивности характеризуется высокой геолого-геохимической информативностью, простотой и надежностью измерительной аппаратуры, высоким вертикальным разрешением, широким промышленным применением.
Несмотря на более чем полувековой опыт изучения естественной радиоактивности горных пород в нефтегазовых скважинах, ГМ до сих пор интерпретируется только как "метод глинистости". Гамма-метод может служить примером того, что хорошо разработанная теория метода для решения прямой задачи и возможность использования результатов физического и математического моделирования еще не гарантируют успешного решения обратной задачи.
Применяемая в качестве интерпретационного параметра ГМ величина двойного разностного отношения D
Jg ("двойной разностный параметр") исключает возможность анализа абсолютного уровня радиоактивности и, как и мощность экспозиционной дозы (МЭД), не имеет никакого петрофизического смысла. Поэтому для оценок глинистости по ГМ используются эмпирические зависимости, если их удается предварительно установить с помощью лабораторных исследований на образцах горных пород. К сожалению, это возможно лишь в редких случаях из-за сложной геохимической природы метода, интегрального способа регистрации (не позволяющего раздельно изучать вклады излучений от различных радионуклидов) и несовершенства метрологического обеспечения, исключающего сопоставимость результатов лабораторных и скважинных измерений. При этом само понятие "глинистость" может рассматриваться в трех различных смыслах - гранулометрическом, минералогическом и петрофизическом.Естественная радиоактивность горных пород может быть обусловлена не только “глинистостью”, но и присутствием К - шпатов, ТОВ, наличием акцессорных минералов, и т.д. Пелитовая фракция (гранулометрическая “глинистость”) включает в себя не только диспергированные глинистые минералы, но и неактивные “пылеватые” частицы, в частности, дробленый кварц.
Неопределенность интерпретационного (петрофизического) параметра метода влечет за собой отсутствие петрофизической модели. Вынужденное использование вместо нее гипотетических зависимостей, установленных на образцах керна, недопустимо не только потому, что при этом используется “не та” глинистость, но и потому, что зависимости, установленные в лабораторных условиях, не работают в скважинных условиях [Ю.А.Гулин и др.]. Использование при комплексной интерпретации гипотетических палеток типа D
Jg = j (Кгл), хотя бы и заданных в виде формул, означает внесение количественной дезинформации.Разработанный нами алгоритм интерпретации данных ГМ свободен от перечисленных недостатков. Он использует оригинальную интерпретационную модель и новые метрологические характеристики: радиальную чувствительность прибора (канала ГМ) и геометрический фактор полупространства При соответствующей метрологической настройке алгоритм обеспечивает:
q
количественное определение суммарного массового содержания ЕРЭ в горных породах в физически обоснованных единицах (в единицах уранового эквивалента eU) по результатам измерений в необсаженных и в обсаженных скважинах;q
количественный учет (исключение) влияния изменений технических условий измерений;q
абсолютную сопоставимость результатов измерений, выполненных с разнотипной скважиной аппаратурой;q
сопоставимость результатов измерений в лабораторных и скважинных условиях.q
формализованную экспертную оценку качества результатов измерений в моделях - государственных стандартных образцах содержаний ЕРЭ (ГСО-ЕРЭ) и полевых калибровочных устройствах (ПКУ).Метрологическое обеспечение алгоритма интерпретации заключается в его настройке на метрологические характеристики используемого радиометра - концентрационную чувствительность по урану и радиальную чувствительность. При необходимости метрологические характеристики могут быть определены отдельным программным модулем по результатам измерений в ГСО-ЕРЭ или ПКУ, а при отсутствии таковых - рассчитаны теоретически по оригинальной методике.
Входными данными и результатами алгоритмической интерпретации являются следующие величины.
Входные данные:
1) концентрационная чувствительность по урану;
2) радиальная чувствительность;
3) текущая статическая амплитуда показаний (имп/мин или мР/час);
4) плотность промывочной жидкости (г/см3) и ее тип (обычный глинистый раствор или утяжеленный баритом);
5) текущий диаметр скважины (данные кавернометрии);
6) плотность и толщина стенки обсадной колонны;
7) плотность и толщина глинистой корки;
8) плотность цементного камня;
9) скорость v регистрации диаграмм (м/час) и постоянная времени t интегрирующей ячейки (сек) (при ее наличии).
Величины v и t вводятся для преобразования динамических аномалий в статические. Параметры промежуточных зон используются при определении геометрических факторов зон в системе скважина-пласт (для обсаженных скважин плотность цементного камня вводится по умолчанию; при некачественном цементировании возможна корректировка).
Выходные данные: суммарные массовые содержания ЕРЭ в пластах в единицах эквивалентного массового содержания равновесного урана eU.
Программные модули предварительной обработки осуществляют:
u
преобразование динамических аномалий в статические с учетом нелинейности аппаратуры;u
расчленение разреза на пласты по диаграмме ГМ и учет конечной мощности пластов;u
сопоставление границ пластов, выделенных по всем диаграммам комплекса ГИС, формирование сводной попластовой таблицы абсолютных амплитуд статических аномалий (эта процедура необходима при интерпретации данных ГМ в комплексе ГИС).Разработанное интерпретационно-алгоритмическое обеспечение ГМ обладает следующими отличительными достоинствами:
q
интерпретация данных ГМ осуществляется непосредственно в единицах петрофизического параметра (уранового эквивалента) eU;q
для величины eU доказана строгая петрофизическая модель, благодаря чему получаемые результаты могут быть обоснованно использованы в системе петрофизических уравнений при комплексной интерпретации (при отсутствии данных гамма-спектрометрии ГМ-С);q
исключение влияния конструкции скважины (плотности и радиоактивности бурового раствора, цементного кольца в обсаженных скважинах, параметров обсадной колонны, изменений диаметра скважины с глубиной);Алгоритм интерпретации данных ГМ-С
Алгоритм интерпретации данных ГМ-С основан на интерпретационной модели, которая позволяет учитывать влияние любых условий измерений.
Интерпретационная модель ГМ-С допускает обращение относительно искомых петрофизических (интерпретационных) параметров, каковыми являются массовые содержания K, U, Th и урановый эквивалент eU суммарного содержания ЕРЭ (для интегрального канала). Соответствующий алгоритм интерпретации построен в аналитической форме.
Важным достоинством алгоритма является универсальность его применимости для обработки показаний спектрометрической аппаратуры любого типа (как мало-, так и многоканальной, с корпусами различного материала и диаметра, с различными сцинтиблоками, в том числе с кристаллами различного объема и состава, и т.д.). Это означает, что изменение типа скважинного спектрометра (мало- или много- канального) или замена одного сцинтиблока другим (например, с другим кристаллом) не требует изменения алгоритма.
Благодаря тому, что алгоритм является аналитическим обращением интерпретационной модели, он позволяет в наиболее общей форме учесть все многообразие условий измерений.
Алгоритм позволяет производить оперативную высокоточную беспоправочную и бескерновую интерпретацию данных ГМ-С, полученных как в необсаженных, так и в обсаженных скважинах. При использовании многоканальной модификации методические возможности ГМ-С существенно расширяются.
Алгоритм сводится к решению системы линейных уравнений для показаний в различных дифференциальных каналах после расчета соответствующих фоновых компонент. Для многоканального спектрометра эта система является переопределенной, она решается методом взвешенных обратных квадратов (веса обратно пропорциональны погрешностям измерений скоростей счета в соответствующих дифференциальных каналах). Фоновые компоненты показаний в спектральных окнах, а также пороги чувствительностей при оценке содержаний ЕРЭ, определяются автоматически (программно).
В зависимости от соотношения содержаний одноименных радионуклидов в пласте и промежуточных зонах, преимущественно проявляются поглощающие или излучающие свойства последних. Соответственно тому, какую роль преимущественно играет промежуточная зона (зоны) — поглотителя или излучателя — наблюдается качественно различное влияние условий измерений на показания спектрометра при различных соотношениях содержаний ЕРЭ в пласте и промежуточных зонах. Именно это обстоятельство не учитывается поправочной технологией интерпретации данных ГМ-С.
Учет конечной мощности пластов осуществляется на стадии предварительной обработки данных с помощью параметра радиальной чувствительности. Этот параметр характеризует глубинность исследования и вертикальное разрешение аппаратуры.
Наличие интерпретационной модели не только радикально облегчает построение алгоритма интерпретации, но и существенно повышает точность результатов (в сравнении с эмпирическими алгоритмами). Алгоритм, полученный обращением интерпретационной модели, реализует оперативную, прямую, беспоправочную, беспалеточную и бескерновую ("алгоритмическую") высокоточную интерпретацию данных ГМ-С в необсаженных и обсаженных скважинах.
Свойство обратимости решений прямой и обратной задач ГМ-С при использовании указанного алгоритма позволяет экспрессно получать все необходимые точностные оценки, рассчитывать пороги обнаружения ЕРЭ для каждого пласта с учетом текущих массовых толщин промежуточных зон.
Алгоритм и его программная реализация прошли метрологическую аттестацию во ВНИИГеосистем по результатам измерений аппаратурой "Спектр". При этом установлено, что систематическая погрешность алгоритма и его программной реализации отсутствует.
Алгоритм применим как для мало-, так и для многоканальной модификаций спектрометрии. Использование последней существенно расширяет методические возможности ГМ-С.
Программная реализация алгоритма (программа “ ЕРЭ_Win”, авторы —Е.В.Пятаков и И.В.Рудов при участии Н.Е.Лазуткиной)
Программно-алгоритмический комплекс работает в операционной среде “
Windows". Входными данными и результатами алгоритмической интерпретации являются следующие величины.Входные данные:
1. матрица концентрационных чувствительностей (для многоканальной аппаратуры энергетические зависимости концентрационных чувствительностей
;3. вектор скоростей счетов в каналах;
4. плотность промывочной жидкости (г/см3) и ее тип (обычный раствор или баритовый);
5. диаметр скважины (кавернограмма);
6. плотность и толщина стенки обсадной колонны;
7. плотность и толщина глинистой корки;
8. плотность цементного камня;
9. скорость v регистрации диаграмм (м/час) и постоянная времени t интегрирующей ячейки (сек) (при ее наличии).
Величины v и t используются для преобразования динамических аномалий в статические при аналоговой регистрации. Все диаграммы, включая данные кавернометрии, вводятся в цифровой форме в используемых стандартных форматах. Плотности промежуточных зон используются при определении геометрических факторов зон в системе скважина-пласт (для обсаженных скважин плотность цементного камня вводится по умолчанию; при некачественном цементировании возможна корректировка). При исследовании обсаженных скважин гарантированная точность интерпретации обеспечивается применением гамма-гамма цементометрии для учета распределения цементного камня в заколонном пространстве.
Выходные данные:
— значения массовых содержаний К, U, Тh в пласте и промежуточных зонах (определяемые по фоновым скоростям счета);
— суммарное содержание ЕРЭ в пласте в единицах эквивалентного содержания равновесного урана eU;
— классификация пластов в пространстве содержаний K, U, Th;
— пределы обнаружения К, U, Тh (минимальные количественно определяемые содержания ЕРЭ).
Для внутреннего контроля результатов определения содержаний ЕРЭ по показаниям калиевого, уранового и ториевого каналов спектрометра используются показания интегрального канала. Проверка производится путем сопоставления значений урановых эквивалентов (eU), определенных по показаниям интегрального канала спектрометра, со значениями eU, рассчитанными как сумма взвешенных массовых содержаний К, U и Th.
Программное обеспечение построено по модульному принципу. Модули реализуют предварительную обработку показаний в различных каналах, количественное определение содержаний ЕРЭ и последующий анализ
результатов. Программа работает в диалоговом режиме, и включает следующие модули:
·
попластовой оценки содержаний естественных радиоактивных элементов (ЕРЭ) а также их суммарного содержания (в единицах уранового эквивалента eU). Результаты обработки выдаются на экран и печать в виде таблицы;·
эталонирования показаний ГМ-С по статистическим характеристикам содержаний ЕРЭ в разрезе эталонной скважины;·
алгоритма для обработки измерений со спектрометрами любой конструкции (при стандартной процедуре метрологического обеспечения алгоритма), в частности, с кристаллами различного состава и объема;·
прямой беспоправочный учет любых скважинных условий (изменение диаметра скважины и ее конструкции: эксцентриситета прибора и колонны, качества цементирования, параметров промывочной жидкости, глинистой корки и цементного кольца);·
автоматическое определение фоновых компонент показаний для каждого пласта в различных дифференциальных каналах даже при отсутствии данных о собственном фоне аппаратуры и содержаний ЕРЭ в промывочной жидкости и цементном камне;·
возможность количественного определения содержаний ЕРЭ даже при изменении метрологических характеристик аппаратуры в процессе эксплуатации.Программный комплекс успешно применен при обработке данных ГМ-С, полученных в терригенных, карбонатных и вулканогенно- осадочных отложениях на месторождениях Зап.Сибири, Волго-Уральского региона, Ставрополья, Татарии, Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции, и др.
ПРОГРАММА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ ПЛОТНОСТИ
ПОРОД ПО ДАННЫМ ГГМ
Программа реализует оригинальную методику и алгоритм количественного бескернового определения объемной плотности пород по показаниям двухзондовой скважинной аппаратуры ГГМ любого типа (автор программы – И.В.Рудов).
Достоинством алгоритма, помимо его универсальности, является диагностика типа промежуточной зоны: выявление зон уплотнения (кольматации проницаемых высокопористых коллекторов) или разуплотнения (искусственной трещинноватости в прискважинной зоне плотных низкопористых пластов). Алгоритмически учитывается также тип промывочной жидкости (раствор обычный или утяжеленный баритом).
Программа предусматривает определение метрологических характеристик аппаратуры по измерениям на базовых метрологических образцах, выполненных в соответствии с технической инструкцией. Программа также предоставляет пользователю возможность выбора из базы данных средних метрологических характеристик для различных типов аппаратуры ГГМ (из отечественных – РКС-1, РГП-2, СГП-2 "Агат", “МАРК-1”, из зарубежных – фирмы Western Atlas”).
Программа обеспечивает автоматический учет изменений естественной радиоактивности пород по разрезу скважин по показаниям интегрального канала ГМ или измерениям ГГМ в режиме ГМ (без источника).
Алгоритм позволяет избежать существенных ошибок, обусловленных влиянием промежуточной зоны (уплотнение-разуплотнение), из-за которых коллектор может быть проинтерпретирован как неколлектор и наоборот, а также ложными аномалиями возле границ пластов (из-за несовпадения точек записи короткого и длинного зондов).
117917 Москва Ленинский пр-т
65 РГУНГ Кафедра ГИСКожевников Дмитрий Александрович
.
На сайт ПЕТРОФИЗИКА и ИНТЕРПРЕТАЦИЯ
При копировании просьба сохранять ссылки. Материалы с сайта www.petrogloss.narod.ru