МЕТОД СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЛОКАЦИИ ЗАБОЕВ СКВАЖИН И РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ РАБОТ
Новаковский Ю.Л.
1, Пастух П.И.2, Кривопуцкий В.С.31
Научно-производственное предприятие Сибнефтегаз, Россия, 630117, Новосибирск, а/я 6512
Минтопэнерго РФ3
Институт вычислительной математики и математической геофизики Сибирского Отделения Российской Академии Наук, Россия, 630090, Новосибирск-90, пр.ак.Лаврентьева, 6
Seismic Method of Well Bottom Location and Results of Production Works.
Novakovsky Y.L.1, Pastuh P.I.2, Krivoputsky V.S.3
1.Research-and-production firm SibOilGas, address box 651, Novosibirsk, 630117, Russia
2. Ministry of Fuel and Energy
3. Institute of calculative mathematics and mathematical geophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences
При разработке нефтяных месторождений важное значение имеет местоположение забоев продуктивных скважин. В мировой практике измерение координат забоев скважин, как правило, производится магнитными или гироскопическими инклинометрами, которыми производятся последовательные измерения координат точек скважины от устья до забоя скважины. А координаты забоя получают в результате интерполяции единичных измерений с использованием различных технологических и аппаратурных методов для уменьшения погрешностей единичных
измерений. Эти методы, как правило, позволяют существенно повысить точность измерений, но не исключают накопление погрешности измерения в процессе их движения по стволу скважины. Данные инклинометры относятся к разряду прецизионных, поэтому их ремонт и периодическая поверка могут производиться только на прецизионных стендах специально обученным персоналом. При этом магнитные инклинометры могут использоваться только в не обсаженных скважинах.Для исключения накопления ошибок и обеспечения возможности работать в обсаженных и необсаженных скважинах авторами был разработан и запатентован метод сейсмической локации скважин. А использование достижений традиционной сейсморазведки, спутниковой навигации и вычислительной техники позволили не только разработать новый метод определения координат забоев скважин, но и разработать технический комплекс, обеспечивающий оперативное измерение координат забоя с достаточной точностью непосредственно в полевых условиях.
Суть метода заключается в следующем. В забой измеряемой скважины устанавливается сейсмический зонд, соединенный с обрабатывающим комплексом. В произвольных точках на дневной поверхности, расположенных в заданной зоне, производятся сейсмические воздействия. Одновременно координаты этих точек измеряются приемником
спутниковой навигации и передаются на обрабатывающий комплекс. Обрабатывающий комплекс осуществляет регистрацию сейсмических сигналов и вычисление времен их распространения от соответствующих точек на дневной поверхности до забоя скважины. Далее, с учетом строения среды, производится аппроксимация результатов измерений функцией второго порядка и вычисление экстремума этой функции, значение которого соответствует координатам забоя скважины.Для повышения точности и достоверности измерений вычисления координат забоя производится в несколько этапов двумя методами: методом прямого расчета и методом наименьших квадратов.
Исходя из технологичности и реальных условий для аппроксимации результатов измерений координат точек сейсмических воздействий и времен распространения сейсмических волн от этих точек до забоя скважины выбраны многочлены трех типов, в которых коэффициенты
aj, bj, cj имеют вполне определенный физический смысл :
где
i = 1,2,...n – номер точки сейсмических воздействий,Xi
, Yi – координаты i-ой точки,ti
- время распространения сейсмических волн от i-ой точки до забоя скважины,a
, b, c – коэффициенты уравнений.Уравнение (1) соответствует гиперболоиду вращения без постоянной составляющей (рис.1), где коэффициенты
a1 и a2 определяются величиной смещения начала координат, а коэффициент a3 определяется скоростью распространения сейсмических волн.
В условиях однородной среды экстремум этого гиперболоида соответствует координатам забоя.
Уравнение (2) соответствует гиперболоиду вращения с постоянной составляющей (рис.2), величина которой определяет коэффициент
b4.
Экстремум этого гиперболоида будет соответствовать координатам забоя не только в условиях однородной среды, но и в условиях однородной среды с плоско- параллельной зоной малых скоростей (ЗМС).
Уравнение (3) соответствует вертикальному эллиптическому гиперболоиду с произвольным углом поворота (рис.3).
Экстремум этого гиперболоида будет соответствовать координатам забоя скважины при наличии в среде ЗМС и горизонтального градиента скоростей. При этом коэффициент
c1 определяется величиной горизонтального градиента скоростей, коэффициенты c2 и c3 определяются смещением экстремума относительно начала координат, c4 – вертикальной скоростью сейсмических волн, c5 – величиной ЗМС, а c6 определяется углом поворота эллиптического гиперболоида в вертикальной плоскости, т.е. направлением горизонтального градиента скоростей сейсмических волн.Если реальная среда соответствует однородной, то коэффициент
b4 в уравнении (2) и коэффициенты c1, c5, c6 в уравнении (3) будут равны нулю и уравнения (2) и (3) вырождаются в уравнение (1). При этом результаты вычислений координат забоя скважины, вычисленные по уравнениям (1), (2) и (3) будут равны. В противном случае значения экстремумов будут различными и величина различия будет показывать влияние неоднородности среды на результаты вычислений.Обычно измерения координат и времен распространения времен распространения сейсмических волн производится с некоторыми погрешностями, обусловленными как погрешностями аппаратуры, так и существенным отличием параметров среды в точке сейсмических воздействий от средних параметров среды в остальных точках, поэтому вычисления по уравнениям (1-3) производится следующим образом
.В
n точках ( n³ 10) производятся сейсмические воздействия, измерения координат этих точек (Xi, Yi) и времен распространения сейсмических сигналов от этих точек до забоя скважины (ti).Для вычисления координат забоя методом прямого расчета из этих данных составляется
m систем из 4-х уравнений типа (1), в которых присутствуют все возможные комбинации i-х точек, вычисляется m значений координат забоя скважины, их среднее значение (X0,Y0)4 и среднеквадратическое отклонение s 4. Далее по этим же данным составляется k систем из пяти уравнений типа (2) и вычисляется k значений координат забоя этой же скважины, их среднее значение (X0,Y0)5 и среднеквадратическое отклонение s 5. Аналогичным образом вычисляются координаты забоя (X0,Y0)7 и среднеквадратическое отклонение s 7 из систем уравнений типа (3). После чего производится предварительный анализ точности и достоверности измерений.За результат измерений принимается значение координат забоя, вычисленное по уравнениям (2). По разности значений координат забоя, вычисленные по уравнениям (1) и (2) оценивается степень влияния ЗМС на результат измерений координат забоя. А по разности значений координат забоя, вычисленные по уравнениям (2) и (3) оценивается наличие или отсутствие горизонтального градиента скоростей сейсмических волн и его степени его влияния на результат вычислений координат забоя. Обычно эти разности составляют 5-50 метров. В отдельных случаях разность может составлять 100 и более метров.
Далее вычисления производятся методом наименьших квадратов, т.е. на основании результатов измерений координат точек сейсмических воздействий и времен распространения сейсмических волн от этих точек до забоя скважины методом наименьших квадратов по уравнениям (1-3) вычисляются параметры трех гиперболоидов и значения этих экстремумов. В каждой точке сейсмических воздействий вычисляются разности измеренных и вычисленных времен распространения сейсмических волн.
Таким образом, методом наименьших квадратов определяются точки, имеющие максимальные погрешности, а методом прямого расчета определяется корректность набора точек в целом.
Если погрешность измерений в некоторой точке превышает заданное значение (как правило, более 10 мс), то эта точка исключается из расчетов и вычисления повторяются. Если оставшееся количество точек меньше минимального, то сейсмические воздействия производятся в новой точке и вычисления повторяются до достижения требуемой точности.
Реальная среда, как правило неоднородна, но может быть аппроксимирована некоторой функцией, например, среда может быть представлена, как среда, в которой скорость линейно увеличивается при увеличении глубины. В этом случае после первого цикла вычислений координат забоя для каждой точки вычисляются поправки, которые позволяют привести неоднородную среду к однородной и провести вычисления по описанному выше алгоритму.
Для реализации данного метода был разработан комплекс технических средств включающий в себя передвижной сейсмический источник и обрабатывающий комплекс. Сейсмический источник типа "падающий груз" смонтирован на базе автомашины ЗИЛ-131, оснащен системой спутниковой навигации, формирователем синхросигналов сейсмических воздействий и радиостанцией для телефонной связи с обрабатывающим комплексом и передачи помехоустойчивых синхросигналов.
Обрабатывающий комплекс смонтирован на базе серийного каротажного подъемника. В его состав входят цифровой сейсмический зонд, компьютер и радиостанция. Программные средства предусматривают автоматический контроль работоспособности комплекса и архивирования на магнитных носителях всех исходный материалов, которые передаются для хранения и контроля. Встроенная система подсказок и автоматизация процесса измерений, не требует длительного обучения обслуживающего персонала.
С использованием данного комплекса в Западной Сибири были проведены измерения координат забоев более 100 скважин, которые показали, что реальное положение забоя скважины может быть смещено существенно больше допустимого.
Для подтверждения точности на нескольких скважинах производились повторные измерения, а на пяти скважинах были проведены и совместные измерения методом сейсмической локации и гироскопическим инклинометром фирмы
GyroData, которые показали высокую точность данного метода.
№11 "Контроль за разработкой нефтяных и газовых месторождений, мониторинг месторождений и ПХГ.
Новаковский Юрий Леонидович - директор НПП Сибнефтегаз,
адрес : 630117, Новосибирск-117, а/я 651,
тел./факс (383-2
) 32-56-42E-mail : novak@sog.granch.nsk.su
На сайт ПЕТРОФИЗИКА и ИНТЕРПРЕТАЦИЯ
При копировании просьба сохранять ссылки. Материалы с сайта www.petrogloss.narod.ru