К оглавлению

Часть II

В конце 80-х годов была разработана первая серия программно-управляемых скважинных приборов (серия “П”) для реализации основного (базового) комплекса методов ГИС нефтегазовых скважин в составе цифровых и программно-управляемых каротажных лабораторий. Это был первый отечественный опыт создания комбинированных многометодных приборов, объединенных единой цифровой телеметрией. Широкого внедрения эта разработка не получила по ряду причин, в частности, из-за ориентации на доступные в 1985-1990 годах отечественные изделия электронной и вычислительной техники, материалы и комплектующие изделия, что привело к ограниченности набора одновременно реализуемых методов ГИС, а также к снижению эксплуатационных показателей скважинных приборов и наземного оборудования.

В последующем приборы серии “П” были существенно модернизированы. В настоящее время их эксплуатируют несколько геофизических предприятий совместно с регистратором КАРАТ-П, выполненным на базе компьютера IBM PC/AT-386 или 486 в промышленном исполнении. Базовый комплекс ГИС выполняется за 4 спуско-подъемные операции (ГК+2ННК+ГГКП; ГК+компенсированный АК + ИК; ПС + БКЗ + БК + профилемер; МК + БМК + каверномер).

Современный этап развития каротажных исследований в России характеризуется широким внедрением компьютеризованных каротажных комплексов (каротажные лаборатории и подъемники, скважинные приборы, программное обеспечение, функциональные скважинные и наземные датчики и другое технологическое оборудование). Совершенствование комплексов осуществляется за счет введения в технологические цепи микропроцессоров и микроЭВМ, совместимых с персональными и профессиональными ЭВМ типа IBM PC/AT, микро-VAX и др., создания специализированных электронных узлов, функциональных датчиков, разработки нового алгоритмического и программного обеспечения. В состав перспективных изделий вводятся высокоразрешающие цветные графические системы визуального контроля и обработки данных ГИС, системы накопления и хранения технологической и геофизической информации на магнитооптических накопителях, средства выдачи каротажных данных и результатов обработки в цвете. Уделяется большое внимание снятию ограничений по количеству комплексируемых цифровых комбинированно-модульных скважинных приборов и объему передаваемых на поверхность данных. Лаборатории и приборы стандартизуются по питанию, входным и выходным сигналам, структуре и форматам регистрации данных и выдачи результатов обработки. Предъявляются высокие требования к полноте оперативного и детального интерпретационного обеспечения, большое внимание уделяется вопросам технологии проведения ГИС, экологической и технической безопасности проведения каротажных работ.

Ниже приведены основные характеристики аппаратурно-методического комплекса, разработанного в АООТ “ГЕРС” и применяемого для исследования нефтегазовых скважин, в том числе при проведении коммерческих каротажных работ по заказам зарубежных инвесторов.

В лаборатории в качестве центрального процессорного блока используется компьютер типа PC/AT 386 или PC/AT 486, установленный в специальный транспортируемый контейнер. Компьютер расширен специализированными платой управления цифровой телеметрической линией связи, платой приема цифровой информации с блока ЭК-1 и платой аналого-цифрового преобразователя для регистрации быстропротекающих процессов (волновой акустический каротаж, импульсный нейтронный каротаж) и медленно меняющихся сигналов через 16-канальный мультиплексор.

В состав лаборатории также входят:

• устройство определения глубины, включающее формирователи сигналов сельсинных и магнитных меток глубины;
• блок коммутации цепей питания и управления электромеханическими приводами скважинных приборов;
• источники питания бортовых систем лаборатории и скважинных приборов;
• цветной монитор с адаптером VGA;
• термоплоттер для выдачи твердой копии каротажных диаграмм и дополнительные устройства.

Связь со скважинными приборами осуществляется через трехжильный бронированный кабель длиной до 10 км.

Системное программное обеспечение осуществляет опрос приборов с синхронизацией по глубине или по времени по дуплексной линии связи со скважинными приборами кодом Манчестер-2 со скоростью 22 Кбит/сек. Опрос скважинных приборов, передача геофизической информации осуществляются по двум жилам, управление электромеханическими приводами - по третьей жиле каротажного кабеля. Программное обеспечение комплекса обеспечивает управление работой приборов, визуализацию, редактирование и регистрацию данных в международном формате LIS, обработку (и оперативную интерпретацию, если это необходимо) данных в полевых условиях, формирование твердой копии каротажных диаграмм в стандарте API.

К настоящему времени основной объем коммерческих каротажных измерений выполнен методами: гамма-каротажа, компенсированного акустического, компенсированного нейтронного, компенсированного плотностного гамма-гамма-каротажа, индукционного каротажа, электрического каротажного зондирования, трехэлектродного бокового, микро- и микробокового каротажа, кавернометрии.

По отдельным заказам выполняется спектрометрический гамма-каротаж (СГК), литолого-плотностной гамма-гамма-каротаж (ГГК-ПЛ), многозондовый индукционный каротаж (ИКЗ).

Каротаж осуществляется сборками приборов, изображенными на рис. 1. Приборы СГК, ГГК-ПЛ при необходимости могут быть включены в состав сборки радиоактивных методов, а прибор ИКЗ - в первую сборку вместо прибора ИК. В табл. 1 приведены основные технико-эксплуатационные характеристики приборов.

Опыт эксплуатации указанных приборов показал необходимость дальнейшего совершенствования скважинных приборов в направлении более глубокого их комплексирования с целью сокращения затрат времени на каротажные исследования. К настоящему времени завершена разработка, и с 1995 г. будет осуществлен выпуск новой серии цифровых скважинных приборов, обеспечивающих выполнение каротажных исследований за 2 спуско-подъемные операции. На рис. 2 приведена схема формирования сборок, а в таблице 2 -основные технико-эксплуатационные характеристики новых цифровых скважинных приборов. В отличие от первой в новой серии в комплекс приборов включены приборы двойного индукционного и двойного бокового каротажа, а также улучшены некоторые конструкторские решения по остальным приборам. Все новые приборы оснащены цифровой системой телеметрии и при необходимости (с учетом взаимного влияния физических полей) формируются в сборки, отличающиеся от приведенных на рис. 2.

В России в течение ряда лет отрабатывалась система метрологического обеспечения ГИС нефтегазоразведочных скважин. Существуют первичные Государственные образцы натурных моделей горных пород для сертификации всех методов радиоактивного каротажа, включая спектрометрические и импульсные методы. Имеются государственные метрологические стенды и оборудование для сертификации аппаратуры акустических и электрических методов ГИС. Производственные организации, ведущие коммерческие каротажные работы, имеют возможность оснастить геофизические базы стандартными образцами метрологического контроля. Все скважинные приборы имеют полевые калибровочные устройства, аттестованные сопоставительными измерениями на стандартных образцах метрологического контроля.

Программное обеспечение обработки данных ГИС состоит из набора программ и программных комплексов, которые по своему назначению разделяются на технологические, реализующие каротажные измерения и обеспечивающие получение геофизических параметров в режиме реального времени, и геофизические, позволяющие провести первичную обработку материалов ГИС и их оперативную интерпретацию с получением всей необходимой для принятия решений информации непосредственно на буровой.

Программы обработки и интерпретации используют стандартные форматы представления данных LIS и LAS и предназначены для работы на персональных компьютерах IBM PC/AT.

Программы (интерактивно и/или автоматически) выполняют все редакторские операции предварительной обработки: корреляцию, копирование, статистический анализ, фильтрацию, восстановление, выделение пластов и т.д.

Особое внимание уделяется качеству исправления измеренных геофизических параметров за влияние скважины. Разработаны оригинальные алгоритмы “одновременного” введения поправок в показания радиоактивного, электрического и электромагнитного каротажа, учитывающие взаимовлияние многих мешающих факторов. Библиотеки поправочных зависимостей содержат все необходимые данные для учета влияния диаметра скважины, размера (толщины) и состава промежуточной среды между прибором и исследуемой породой (корки или каверны), параметров промывочной жидкости - ее типа (водный, глинистый, глинисто-известковый раствор, раствор на нефтяной основе, безводные и эмульсионные жидкости и др.), минерализации и плотности, термобарических условий в скважине и т.д. Учитываются также данные поверки и калибровки скважинных приборов, скорость каротажа, разрешающая способность методов и т.д.

В зависимости от решаемых задач и условий применения (обработка на бортовом компьютере или в условиях базы) программы объединяются в различные пакеты, но едиными остаются файловая система хранения и указанные выше форматы представления данных.

Библиотеки интерпретационных зависимостей, необходимые для построения петрофизических моделей РК, АК, ЭК и ЭМК и количественной оценки минерального состава и насыщенности пород, содержат полную информацию для учета компонентного состава твердой и жидко-газообразной фаз породы, структуры пустотного пространства и скелета породы, характера взаимодействия между твердой и жидкой фазами.

В основу алгоритмов построения петрофизических моделей положена идея "точного" (адекватного эксперименту) теоретического “воспроизведения” каротажных данных по заданным геолого-техническим условиям измерений, то есть создания имитационной модели, формально представляемой в виде математической связи между показаниями приборов и “геологическими” (заданными) характеристиками горных пород (их коллекторскими, литологическими, структурными свойствами).

В процесс обработки вовлекаются три основных источника информации об исследуемом объекте: каротажные данные - результаты измерений в соответствующих геолого-технических условиях; априорные геологические данные, не зависящие от каротажных данных; теоретические данные, полученные с помощью аппарата имитационного моделирования для заданных геолого-технических условий по априорным данным.

На рис. 3 приведен пример представления выходных данных, полученных программами обработки непосредственно после проведения измерений. Наименования геофизических параметров соответствуют стандарту LIS: ERNP - пористость по 2ННКнт, RHOB -объемная плотность породы, DTP - интервальное время пробега продольной волны, GR - мощность экспозиционной дозы естественного гамма-излучения, CALI - диаметр скважины, URAN - содержание в породе урана, THOR - тория, РОТА - калия, TPOR - общая пористость, SW - водонасыщенность, LL3 - кажущееся сопротивление породы. Интервал длиной 60 м относится к отложениям нижней перми и представлен карбонатными породами - известняками, доломитами и ангидритами. Естественная радиоактивность пород имеет, в основном, уран-радиевую природу и связана с присутствием органогенных доломитов с осложненной структурой порового пространства. По результатам обработки (позднее подтвержденным данными опробования) в интервале выделены газонефтенасыщенныв (выше 1880 м) и нефтенасыщенные коллекторы.

В России начато интенсивное коммерческое применение компьютеризованной технологии проведения каротажных работ в нефте- газоразведочных скважинах на базе разработок, выполненных российскими геофизиками в сжатые сроки.

Наличие компьютеризованных лабораторий, цифровых сква- жинных приборов и метрологических средств контроля позволяет получать геофизические материалы, соответствующие международным стандартам и требованиям отечественных и зарубежных заказчиков.

Таблица 1

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СКВАЖИННЫХ ПРИБОРОВ

Таблица 2

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НОВЫХ ЦИФРОВЫХ СКВАЖИННЫХ ПРИБОРОВ

Рис. 1. СХЕМА ФОРМИРОВАНИЯ СБОРОК

I - сборка РК; II - сборка АК - ИК; III - сборка ЭК.

Рис. 2. СХЕМА ФОРМИРОВАНИЯ СБОРОК НОВЫХ ПРИБОРОВ

I - сборка модулей ЭК, II - сборка РК + АК

Рис. 3. ПРИМЕР ПРЕДСТАВЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБРАБОТКИ