Морозова Е.А.,
ООО НПЦ "ГеоТЭК", г. Уфа, Россия
Требовалось ответить на вопрос пользователей: "Сможем ли мы, используя систему ПРАЙМ, определить упругие свойства объекта **** по ограниченным исходным данным старого фонда скважин?".
Нам предстояло решить эту задачу, используя весь арсенал имеющихся модулей и возможностей системы ПРАЙМ, по следующему алгоритму:
- систематизировать всю входную информацию и оценить ее качество;
- сформировать пакет входных данных, исключая или корректируя недостоверные;
- построить минералогическую модель объекта изучения;
- выполнить моделирование упругих свойств среды (ПУМ) на основе теории эффективных сред Rock Physics и оценить ее достоверность и качество;
- при удовлетворительном результате оценить возможности прогноза емкостных и литотипизационных свойств по расчетным упругим параметрам среды.
При анализе входной информации было установлено, что:
- объект исследования можно отнести к категории условно «простых»;
- в скважинах выполнен комплекс ГИС, который включает методы радиоактивного, акустического и плотностного каротажей;
- есть результаты построения минералогической модели в стороннем ПО и рассчитаны непрерывные кривые объемных долей компонентов разреза (РИГИС);
- выполнена попластовая интерпретация данных ГИС и результаты сведены в таблицу с данными удельного электрического сопротивления пластов, пористости, нефтенасыщенности.
Однако оценка качества предоставленной информации показала, что:
- не во всех интервалах есть непрерывные кривые ГИС, встречаются значительные пропуски и разрывы данных по глубине;
- минералогическая модель некорректная и сумма компонентов не составляет 100%;
- нет достоверного описания разреза, но по поведению кривых ГИС предполагается два типа - терригенно-глинистая и карбонатная части;
- данные ГИС и РИГИС не согласованы между собой;
- из керновых исследований есть только данные по плотности, но и они тоже не согласуются с ГИС.
Для построения минералогической модели использовались кривые нейтронного, акустического и плотностного каротажей, кривая фотоэлектрического индекса была забракована, несмотря на то, что этот метод является одним из самых информативных для литологического расчленения.
Кривая водородосодержания (W) была восстановлена из НКТ (синяя непрерывная) по данным РИГИС (вишневая пластовая), исходная кривая Кр (фиолетовая) не использовалась.
Рисунок 1. Восстановленная кривая водородосодержания.
Основным критерием оценки достоверности моделей было сопоставление исходных и теоретических кривых ГИС.
Рисунок 2. Оценка качества модельных кривых ГИС
Минералогическая модель построена по всему интервалу, получен удовлетворительный результат, баланс компонентов соблюден (рис.3).
Рисунок 3. Минералогическая модель объекта
Непрерывная кривая коэффициента водонасыщенности (Кв) была восстановлена через пористость Vп из минералогической модели и исходной Rt (синяя), в терригенной части разреза получено удовлетворительное совпадение результатов, за исключением некоторых интервалов.
Рисунок 4. Результат восстановления кривой Кв в терригенной части разреза.
Кривая Кв (фиолетовая) в карбонатной части разреза совсем не согласуется с РИГИС (пластовая вишневая). Так как в этой части есть только пластовая кривая сопротивления Rt (РИГИС), то пришлось восстановить кривую Кв (синяя) по Vп из построенной минералогической модели, используя ИИ по алгоритму L-BFGS with reqularization c 2-мя промежуточными слоями. Получено хорошее согласование данных ИИ и РИГИС и принято решение использовать эту кривую Кв при ПУМ.
Рисунок 5. Результат восстановления кривой Кв в карбонатной части разреза
Используя многомерную регрессию (функционал кросс-плотов или модули интеллектуального анализа) была получена аналитическая формула для восстановления УЭС карбонатной части разреза. Сравнительный анализ показал удовлетворительное совпадение результатов с РИГИС, что явилось косвенным подтверждением корректности Кв.
Рисунок 6. Результат восстановления кривой УЭС в карбонатной части разреза.
Таким образом, все необходимые данные были подготовлены и можно было приступать к определению упругих свойств изучаемой среды.
Петроупругое моделирование, построенное на законах физики горных пород, как было в условии поставленной задачи, выполнялось в модуле RPM, реализованного в ИС ПРАЙМ.
Общие положения и принятые допущения:
- моделирование упругих свойств выполнялось в 3-х интервалах по разным моделям, согласно принятой литологии и насыщению;
- параметры геологии (коэффициенты открытой пористости, водонасыщенности, объемные доли минералов) задавались в виде рассчитанных непрерывных кривых;
- значения параметров минеральных пород
установленные по умолчанию уточнялись подбором в пределах + 20% среднестатистического значения;
- значения параметров глинистого минерала
задавались отдельно и уточнялись подбором в пределах допустимого в 20% диапазона; - для моделей контактов (терригенная часть) дополнительно задавались эффективное давление, критическая пористость, координационное число, *коэффициент трения.
- в моделях включений (карбонатная часть) учет геометрии порового пространства осуществляется по различным теоретическим моделям;
- во всех интервалах глинистый минерал моделировался как «влажный»;
- значения
взяты из среднестатистических литературных данных; - по установленным моделям определялись упругие свойства сухой породы, флюида, а потом по теории Gassmann выполнялось флюидонасыщение пор и рассчитывались скорости продольных, поперечных волн и другие упругие свойства среды;
- оценка модели осуществлялась по сходимости исходных (DTp, DTs, Rho) и восстановленных (DTpt, DTst, Rhot) кривых и соответствующим рассчитанным погрешностям (ErrDTp, ErrDTs, ErrRho).
В терригенно-глинистой части разреза расчет выполнялся по теории Герца-Миндлина. Среда принималась изотропной, представляла собой упакованные определенным образом одинаковые сферы, соприкасающиеся с друг другом, находящиеся под определенным давлением и обладающие некоторой пористостью, жесткость скелета – низкая, тип флюида – газ, дополнительно задавалось эффективное давление, критическая пористость и координационное число.
Рисунок 7. Результат расчета упругих параметров среды в терригенной части разреза.
Рисунок 8. Оценка погрешности результатов моделирования в терригенной части разреза.
В карбонатной части разреза расчет выполнялся по теории Xu-Payne для моделирования карбонатных пород со сложной структурой порового пространства, включая трещины и каверны. В верхнем интервале тип флюида – газ, в нижнем – нефть.
Рисунок 9. Результат расчета упругих параметров среды в карбонатной части разреза.
Рисунок 10. Оценка погрешности результатов моделирования в карбонатной части разреза.
Прогноз емкостных свойств в разных частях разреза показал разные результаты.
В нижней части карбонатного разреза получен удовлетворительный результат, а в верней газонасыщенной части - неудовлетворительный. В терригенной части разреза получен удовлетворительный результат только по отдельным пластам (рис.11).
а)
б)
Рисунок 11. Прогноз емкостных свойств
а) карбонатной части разреза, б) терригенной части разреза
В результате проделанной работы было показано, что:
- достоверность расчета упругих свойств объектов будет во многом определяться подготовкой исходных данных и правильно заданной моделью эффективных сред;
- система ПРАЙМ имеет достаточную теоретическую и техническую базу для решения подобных задач.