С научно-практического семинара "Проблемы качества ГИС" (г. Тверь, 27 - 30 января 1997 г.)
О СОСТОЯНИИ И НЕКОТОРЫХ ПРОБЛЕМАХ КАЧЕСТВА ГИС В ТИМАНО-ПЕЧОРСКОЙ НЕФТЕГАЗОНОСНОЙ ПРОВИНЦИИ
В.А. Зыков, С.В. Булгаков, В.Д. Паршин, А.Ю. Маликова, Г.Л. Смирнова (Ухтинский индустриальный институт), А.П. Зубарев (СеверНИПИгаз), Л.М. Паршина, В.Г. Умняев (УГГЭ "Ухтагеосервис"), Н.В. Наумов, Т.Н. Наумова (ОАО "Коминефтегеофизика")
В настоящее время в Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции (ТПП) сохранили свою производственную инфраструктуру и деятельность (разумеется, в существенно "урезанных" виде и объемах) три отечественных (российских) предприятия, выполняющих промыслово-геофизические исследования в скважинах: Ухтинская геолого-геофизическая экспедиция (УГГЭ) "Ухтагеосервис" (структурное подразделение ГГП "Ухтанефтегазгеология"); ОАО "Коминефтегеофизика"; предприятие "Вуктылгазгеофизика", являющееся подразделением ДАО "Газпромгеофизика" РАО "Газпром" и обслуживающее П "Севергазпром". Их деятельность имеет большое значение для всего территориального (регионального, включая Республику Коми-РК) геологоразведочного и нефтегазодобывающего комплексов в провинции, поскольку они (правда, в разной мере и объемах), помимо основной производственной деятельности услуг по геофизическому сервису, выполняют комплекс научно-исследовательских, тематических, обобщающих и других видов работ для республиканских и федеральных нужд, связанных с совершенствованием технологии регистрации и обработки данных ГИС, обеспечением подсчета запасов УВ, разработкой и ведением геоинформационных архивов и баз данных и т. п.
Основными заказчиками работ являются Минпромтранс РК, П "Севергазпром", АО "Коминефть" (НК "КомиТЭК") - НГДУ "Архангельскнефтегаз", "Усинсктермнефть", "Войвожнефть" и др., различные добывающие АО и СП: "Нобельойл", "Парманефть", "Байтек-Силур", "Усинскгеонефть", "Арктикойл", "Северная нефть", "Комикуэст", "Печоранефтегаз" и ряд других. Взаимоотношения "Заказчик-Подрядчик", включая цены и вопросы контроля качества ГИС, регламентируются, в основном, условиями договоров. Отдельные организации, например, П "Севергазпром", создавая собственные интерпретационные службы, в том числе с целью повышения качества промыслово-геофизических работ на всех этапах технологической цепи, пытаются строить взаимоотношения с подрядчиками на инновационных принципах, в частности, путем создания службы супервизии.
Появление в регионе западных фирм, в т.ч. по геофизическому сервису (в г. Усинске базируется филиал известной фирмы "Шлюмберже"), создавшее прецедент конкуренции, вынудило активизировать техническое переоснащение российских организаций и расширять сферу и качество геофизических услуг. Сравнительный анализ результатов этих работ на объектах ГРР показал основные недостатки в области отечественного технико-технологического и сервисного уровня. С другой стороны, стало очевидно, что по уровню подготовки и квалификации наши специалисты, ничуть не уступают западным.
Геофизические исследования в скважинах выполняются в соответствии с требованиями "Технической инструкции по проведению ГИС" (1985г.) и методическими указаниями по проведению исследований отдельными методами при внедрении аппаратуры нового поколения. Комплекс ГИС регламентировался "Методическими указаниями по проектированию и проведению ГИС в скважинах поискового и разведочного бурения в Тимано-Печорской провинции" (1986 г.) с учетом технологии проводки скважин.
Стандартизация результатов геофизических измерений в скважинах осуществляется традиционно путем метрологического обеспечения средств измерения с привлечением методов физического моделирования, сосредоточения физических моделей в эталонировочно-поверочном пункте и передачи мер эталона образцовым и поверочным устройствам, являющимся средствами метрологического контроля геофизической аппаратуры в производственных условиях. К числу оригинальных сооружений, предназначенных для стандартизации промыслово-геофизической аппаратуры, можно отнести и контрольно-поверочную скважину (КПС) Ухта-2 глубиной 652,5 м, пробуренную на территории производственной базы УГГЭ "Ухтагеосервис".
Скважина выполняет функции оперативного контроля работоспособности геофизических средств измерений в условиях, приближенных к естественным, позволяет проводить работы по обеспечению требуемой точности измерений, осуществлять стандартизацию геофизической аппаратуры.
Отличительными особенностями геологоразведочных (эксплуатационных) работ в ТПП, существенно определяющими комплексы промыслово-геофизических исследований (ГТИ, ГИС-бурение, контроль технического состояния и разработки и т. п.) и геолого-технологические условия их выполнения, являются:
Если к этим объективным (геолого-технологическим) факторам добавить ряд субъективных особенностей и условий проведения ГИС в регионе - обилие заказчиков, их условия, цены и требования к качеству и срокам работ, соблюдение требований нормативных документов, лицензионных соглашений по условиям недропользования и т.д., широкая "география" объектов с различными климатическими и другими условиями и т.п., можно составить общее представление об условиях выполнения промыслово-геофизических работ в ТПП.
Очевидно, что все "прелести" общей финансово-экономической разрухи России в целом (цены, неплатежи, парадоксы "дикого" рынка, отставание правовой и инструктивно-нормативной технической базы и т.п.) ни в коей мере не только не обошли наш регион, а, по-видимому, проявляются в наиболее "обнаженном" виде, хотя бы потому, что при моноотраслевой "сырьевой" ориентации экономики РК все эти беды легли, в основном и в первую очередь, на плечи топливно-энергетического комплекса и, в том числе, геологоразведочной отрасли.
Разговор о качестве ГИС (в широком понимании) начинается, как правило, с уровня технической оснащенности современной аппаратурно-методической базой при производстве измерений, регистрации и дальнейшей обработке данных, соблюдения метрологических требований, совершенства технологий и их соответствия условиям проведения работ, оптимального комплекса ГИС, алгоритмов и автоматизированных (компьютерных) средств индивидуальной и комплексной интерпретации и др. В последнее время в связи с известной статьей Я.Н. Басина и А.М. Блюменцева велась широкая и полезная дискуссия о структуре и механизмах взаимоотношений заказчиков и подрядчиков ГИС, которые и прямо, и опосредствованно влияют на качество каротажа. Все это и верно, и справедливо, и в полной мере присуще исполнителям ГИС в нашем регионе: и технический парк изношен на все 100%, и технологии устарели, и нормативные документы устарели, и метрология оставляет желать лучшего, и программно-методическое обеспечение обработки и интерпретации не всегда и во всем устраивают, и лабораторно-петрофизическое обеспечение, полнота исследований керна и обоснование (настройка) петрофизических моделей неудовлетворительны и т.д. и т.д. Но все это, думается, характерно для многих регионов.
Остановимся на некоторых, на наш взгляд, актуальных проблемах производства ГИС, напрямую связанных с их качеством, которые чаще всего остаются в "тени", либо известных и широко дискутируемых проблемах (например, технической оснащенности и др.)), но под несколько иным, "нетрадиционным" углом зрения. Мы в настоящей статье претендуем не на обстоятельную аргументированность поднимаемых вопросов, а лишь на их постановку и некоторое субъективное "видение" возможных решений в соответствии с научными "интересами" и спецификой производственно-научной деятельности отдельных соавторов. В случае интереса читателей к отдельным вопросам авторы готовы предоставить по ним более развернутые материалы для публикации в "Каротажнике".
Восполнение кадров с высшим образованием для предприятий ГИС ТПП и прилегающих областей обеспечивает вот уже в течение четверти века Ухтинский индустриальный институт (в марте 1997 г. институту исполняется 30 лет со дня образования), в частности, кафедра геофизических методов, геоинформационных технологий и систем (до недавнего времени - кафедра геофизики). С каких бы вопросов качества ГИС ни начинался разговор, мы убеждены, что большую роль, если не главную, в этой проблеме играют люди (кадры, специалисты). Их подготовленность, техническая и технологическая грамотность всецело определяют тот емкий показатель, который принято называть технико-технологической культурой производства. Ее обеспечение - весьма многогранный и многотрудный процесс, основы и навыки которого, тем не менее, закладываются в период "активного" образования, т. е. в вузе.
Как известно, интеллектуальный потенциал (а впоследствии и реализуемая интеллектуальная собственность, определяющая место и карьеру специалиста в современном производстве, а следовательно, и его материальное благосостояние в рыночной экономике) складывается из двух компонентов - знания и умения. Одно другому не всегда сопутствует и соответствует, а оптимальные их соотношения определяют, по существу, "готовность" и качество специалиста. Если первый компонент вуз (в частности, УИИ) сегодня обеспечить в состоянии, то для реализации второго нужна еще и соответствующая материально-техническая база. Думается, нет необходимости аргументировать тезис о том, что невозможно сегодня подготовить грамотного технического специалиста, не "видавшего" и не овладевшего современными техникой и технологиями или, хотя бы, не получившего "импульс" и стимул к этому, если ориентироваться на быструю и постоянно растущую обновляемость поколений техники и технологий. Лабораторно-техническая база учебно-научного процесса в УИИ сегодня, за редким приятным исключением (обеспеченность компьютерами, программными продуктами), не подлежит никакой критике и такова, что проще и короче было бы сказать - ее просто нет. Хотелось бы ошибиться, но, по-видимому, в других вузах геофизического профиля ситуация в целом не намного лучше. Как в таких условиях обеспечить качество подготовки специалистов?
В этой связи не случайны и весьма тревожны сигналы с производства о том, что специалисты последних выпусков как "черт ладана" боятся какой бы то ни было техники (опять же, может быть, за исключением компьютеров). Если ранее эти проблемы в значительной мере решались производственными практиками, то сейчас о трудоустройстве в период практик остается только мечтать.
Принципиальный выход из этой ситуации прост и очевиден, гораздо сложнее его реализация. Необходимо скорейшее приоритетное оснащение вузов всеми новейшими образцами основных видов отечественной аппаратуры и оборудования, как наземных станций, так и скважинных снарядов. Следует хорошо подумать, каким образом и на каких условиях сделать это, тем более, что в России нефтегазовых вузов осталось не так много.
В условиях, когда из-за финансовых неурядиц (неплатежей, дороговизны и т. п.) у изготовителей аппаратуры наблюдается явный ее избыток при острейшем дефиците последней у производителей работ по ГИС, формально сделать это не так трудно и в какой-то мере даже в интересах изготовителей, ибо лучшей рекламы своей продукции они вряд ли достигнут всеми другими способами. В качестве оплаты этой продукции (чтобы не выглядела эта процедура как "подачка" и в чистом виде благотворительность, начинаем жить все-таки в рынке) вузы могли бы взять на себя функции отслеживания "технологической судьбы" поступающей в регион аппаратуры (условий эксплуатации, адаптации и конструктивных "доводок" в конкретных условиях измерений и т. п.) и предоставления этой информации конструкторам. При необходимости можно было бы проводить силами вузов маркетинговые и другие исследования. Кроме того, в серийном производстве, даже небольшими сериями, и особенно в условиях смены поколений аппаратуры всегда найдутся образцы, которые по разным причинам не пригодны для производственной эксплуатации, но вполне могли бы использоваться в учебных целях.
В известной мере в отношении вузов все вышесказанное относится и в части оснащения программным обеспечением, разумеется, при соблюдении прав и защиты интеллектуальной собственности разработчиков. Все эти меры помогут значительно поднять интерес к образованию и имидж геофизической специальности в студенческой среде и среде потенциальных абитуриентов. Если в ближайшие год-два не удастся решить эту проблему, мы окончательно утратим приоритеты и в сфере квалификации специалистов.
Высшая школа России, как известно, находится в стадии реформирования - перехода на многоуровневую систему высшего образования. Не все здесь просто и однозначно. Хотелось бы услышать мнение производственников и научных работников по этим вопросам, пожелания и рекомендации по направлениям подготовки специалистов разного уровня (бакалавров, специалистов, магистров и т. д.), перечню, содержанию и объемам различных дисциплин и многим другим аспектам геофизического образования. Возможно, следует освещать эти вопросы на страницах "Каротажника", организовать дискуссию, если потребуется.
Учитывая требования рынка, геофизическая наука должна оперативно решить следующие задачи:
Эти задачи вытекают из специфичной особенности геофизического производства и его конечной продукции - информации. Качество геофизической информации, в основном, зависит от совершенства применяемой техники, ее программного и метрологического обеспечения. Стремительное развитие электроники и вычислительной техники хотя и открывает практически неограниченные возможности обработки получаемой информации, но качество этой информации значительно ограничивается номенклатурой и техническими характеристиками измерительных преобразователей (датчиков).
Датчики неэлектрических и электрических физических величин, являясь первичными носителями информации об исследуемом объекте, оказывают решающее влияние на правильный выбор комплекса вторичной аппаратуры: питающей, усилительно-преобразующей, вычислительной и регистрирующей.
Из всего комплекса информационно-измерительной системы датчики находятся в наиболее тяжелых эксплуатационных условиях. Прямое влияние на них объекта исследования и окружающей среды предъявляет к ним ряд требований.
Совершенствуя такие качественные характеристики измерительных преобразователей, как чувствительность, точность, воспроизводимость показаний, скорость отклика, взаимозаменяемость, отсутствие гистерезиса, отношение "сигнал /шум", можно значительно улучшить качество материалов ГИС.
Повысив надежность измерительных преобразователей за счет увеличения срока службы, устойчивости к воздействиям внешней среды, безотказности в работе и решив вопросы их технологичности (малые габариты и масса, простота конструкции и низкая себестоимость), можно не только перейти на новый, более высокий уровень качества ГИС, но и решить задачу "интеллектуализации" измерительных преобразователей, которые могли бы не просто регистрировать физические величины, а самостоятельно бы занимались поисками информации по заданному алгоритму. Скомбинировав несколько таких датчиков в одном корпусе и изготовив их по новым интегральным технологиям, можно получать материалы ГИС высокого качества, при этом оценку погрешности измерений отдать самому датчику. При использовании традиционных датчиков в процессе исследований и обработки геофизических материалов 70 - 80% времени тратится, в частности, на:
Возможности повышения качества ГИС заложены и в совершенствовании метрологического обеспечения информационно-измерительных геофизических систем. Совместив проводимые раздельно операции калибровки измерительных преобразователей, измерения и обработки результатов исследований посредством применения информационно-измерительных систем со встроенным метрологическим обеспечением, широкого использования однокристальных микроЭВМ, отказавшись от режима управления информационно-измерительной системой по жесткой программе и переходя на режим свободного программирования, можно управлять качеством материалов ГИС по требованию потребителя в соответствии с его финансовыми возможностями.
Таким образом, повысить качество ГИС без совершенствования измерительных преобразователей и их метрологического обеспечения на данном этапе развития геоинформационных систем невозможно. Предел косвенных способов повышения качества ГИС достигнут. Нужен новый подход к проблеме, он лежит на поверхности и удовлетворяет всем требованиям современной техники.
Эффективность количественной интерпретации данных ГИС в сложных коллекторах определяется степенью соответствия выбранной петрофизической модели особенностям строения их пустотного пространства. На первый план выступает проблема идентификации типа коллектора по данным ГИС. Не решив ее, нельзя использовать граничные значения пористости и проницаемости для каждого из выделенных типов, определить пористость и нефтенасыщенность коллектора.
Это потребовало разработки принципиально новых подходов к вопросам петрофизического обоснования критериев оценки типов коллекторов и методики интерпретации данных ГИС при определении подсчетных параметров. В частности, разработан способ разделения коллекторов на типы по комплексу петрофизических и петрографических исследований на керне, имеющий в основе аппарат кластерного анализа, который позволяет: проанализировать степень соответствия типов коллекторов, установленных по результатам изучения шлифов, реакциям петрофизических параметров на изменение структуры пустотного пространства; разделить анализируемую выборку на классы коллекторов по преобладающему типу пористости с одновременным расчетом эталонных петрофизических зависимостей для количественной интерпретации ГИС; обосновать критерии оценки типов коллекторов по данным ГИС.
Использование математической модели электропроводности пористой среды с изменяющейся минерализацией пластовой воды позволило провести определение глубины газонефтяного контакта для Западно-Соплесского месторождения по величине критического значения удельного электрического сопротивления пластовой воды, равного 0,4 Ом-м. В газонасыщенном разрезе удалось выделить ряд пластов, обладающих высокой остаточной нефтенасыщенностью.
Разработаны основные принципы петрофизического районирования, позволяющие выделить типы разрезов, к которым приурочены коллекторы, отличающиеся особенностями структуры пустотного пространства и характерными формами петрофизических зависимостей. Создана методика адаптации петрофизических зависимостей к реальным условиям залегания коллекторов с помощью обобщенных поправок за пластовые условия, позволяющая использовать имеющиеся петрофизические связи для интерпретации ГИС на новых площадях, не освещенных керновым материалом
Таким образом, петрофизически обоснованное методическое обеспечение интерпретации ГИС может не только повысить качество и достоверность промыслово-геофизических исследований, но и избежать при этом дорогостоящих специальных исследований, которые все равно невозможно провести в каждой скважине.
Хотелось бы также обратить внимание на возможность и несомненную полезность для решения некоторых задач промысловой геофизики не совсем традиционных подходов, базирующихся на совместном решении обратных задач с помощью алгоритма оптимизации. Такие подходы реализуются на кафедре ГМИС УИИ, в частности, для естественного электрического и теплового поля. При этом физическая модель, используемая для решения, строится на основе данных всех геофизических методов, а в качестве исходных используются тепловая и электрическая модели.
В результате решения обратных задач ПС и термометрии находится распределение сторонних источников электрического и теплового полей, которые для принятой модели среды будут сосредоточены вдоль границ раздела отдельных однородных участков. В итоге строится изображение сложнопостроенной среды в терминах некоторых эффективных параметров. Полученное изображение возможно проинтерпретировать как на качественном (выделить в разрезе продуктивные интервалы, определить характер их насыщения, исследовать форму и характер зон проникновения), так и на количественном (определение коэффициентов глинистости, пористости, нефтенасыщенности) уровнях.
Одним из важных достоинств предлагаемого метода обработки и интерпретации данных ГИС является возможность без проведения дополнительных исследований получать изображение прискважинной области (томограмму) на расстоянии до двух метров от стенки скважины. Разрешающая способность метода позволяет выделять в разрезе скважины пропластки мощностью до 10 - 15 см, что недоступно для стандартных методик выделения эффективных мощностей.
В заключение отметим настоятельную необходимость скорейшего решения некоторых организационных вопросов: