К оглавлению журнала

  

УДК 550.832

В.М. ОМЕЛИН, В.И. СЛАВИН, И.П. СУМАТОХИНА, В.Ф. ХИМИЧ (ВНИГРИ)

Интерактивная корреляция геологических разрезов по данным ГИС

Построение корреляционных схем – одна из типовых геологических задач, связанных с изучением геологического разреза, литологического состава и коллекторских свойств пород при поиске месторождений нефти и газа. Исходными данными для таких схем являются каротажные записи ГИС. Традиционный подход к решению задачи составления корреляционных схем предполагает выделение коррелируемых пластов по внешнему сходству записей физических параметров пород, фиксируемых на каротажных диаграммах. Этот подход основан на использовании статистических методов распознавания образцов, т. е. идентификации пластов по совокупности измеренных параметров каротажа, и его успешность во многом определяется тем, насколько контрастным по отношению друг к другу являются описания (образы) пластов. При относительно малом числе параметров, регистрируемых в стандартном варианте каротажа, степень контраста описаний пластов, как правило, будет недостаточной для уверенной их корреляции, особенно в условиях относительно однородного по глубине разреза. Статистические методы распознавания, строящиеся на достаточно формальной основе, не позволяют идентифицировать пласты как однородные, образовавшиеся в один временной период, но претерпевшие впоследствии различные изменения [2].

Большую надежность выделения однородных по времени образования пластов, а, следовательно, и построения более достоверной корреляционной схемы, может обеспечить учет “генетического” признака.

Такой подход к решению рассматриваемой задачи основан на количественной оценке получаемых по данным ГИС геофизических параметров с учетом их эволюции в процессе осадконакопления. Он использован в изложенной далее технологической схеме машинной корреляции разрезов.

Рассматриваемая технология в обобщенном виде предусматривает выполнение следующих этапов: 1) выделение в разрезе скважин по данным ГИС основных реперов, представленных некоторым литологическим типом пород. Оптимальным в качестве репера является выбор глинистых пород, поскольку наложенные эпигенетические изменения в них минимальны [3]; 2) построение по группе скважин функциональной или регрессионной зависимости геофизического параметра, удельного электрического сопротивления от глубины залегания; 3) анализ соответствия распределения геофизического параметра установленной зависимости в системе координат “параметр – глубина”; 4) собственно корреляция интервалов в отдельных скважинах по результатам анализа.

Заметим, что ряд процедур анализа данных ГИС носит принципиально неформальный характер. Это обусловлено многообразием, недостаточной изученностью условий образования исследуемых здесь объектов осадочных толщ, отсутствием убедительной математической модели осадкообразования, неполнотой и слабой информативностью исходных данных и т. д., что не позволяет гарантировать получение решения в автоматическом режиме [1].

По этой причине при разработке автоматизированной системы интерпретации материалов ГИС авторами была принята ориентация на использование режима диалога геолог – ЭВМ как средства, с помощью которого недостаточная формализация алгоритмов интерпретации может быть комплексирована опытом и интуицией специалиста-геолога, участвующего непосредственно в процессе подбора решения. Эффективность диалога определяется тем, насколько форма и средства “общения” ЭВМ и человека естественны для последнего. Учитывая, что обычной для геологии вообще, а применительно к данной задаче особенно, является графическое представление данных в виде каротажных диаграмм, литологических колонок и разрезов, в качестве основной формы диалога принят так называемый графический. Последний предусматривает представление анализируемых объектов (разрезов) в графическом виде, а их корректировку – путем преобразования полученных изображений, выполняемых оперативно с помощью ЭВМ в режиме "on-line".

В качестве технической базы – разработки использован вычислительный комплекс АРМ-M на базе мини-ЭВМ СМ-4, включающий, помимо собственно ЭВМ и ее внешних устройств, кодирующий планшет для ввода графической информации в ЭВМ, графопостроитель и графический дисплей векторного типа “Графит”. Последний является основным средством реализации оперативного графического диалога, причем, кроме отображения графической информации на экран, позволяет выполнить ее корректировку и добавление с помощью светового пера и местного кодирующего планшета.

Разработанный программный комплекс автоматизированной корреляции разрезов по данным ГИС включает следующие структурные единицы (рис. 1): 1) блоки кодирования и ввода в ЭВМ каротажных диаграмм, их корректировки и хранение; 2) пакет функциональных программ, осуществляющих непосредственно решение задачи корреляции согласно ранее рассмотренной схеме; 3) программы графического оформления данных и результатов обработки при их выводе на экран дисплея и графопостроитель; 4) управляющую программу-монитор, обеспечивающую взаимодействие всех блоков и непосредственный диалог геолога с ЭВМ.

Блок кодирования осуществляет преобразование записей каротажных диаграмм в цифровую форму, выполняемое в полуавтоматическом режиме с помощью кодирующего планшета.

В системе используются файловая организация информационных массивов. Данные по каждой скважине образуют отдельный файл или группу файлов, в зависимости от числа и длины интервалов, на которые разбивается каротажная диаграмма, а также количества фиксируемых параметров каротажа. Они включают паспорт скважины и собственно информационный массивы, где представлены числовые значения параметров и глубинных отметок – точек их измерения. В паспорте скважины, кроме ее обозначения, административной и географической привязки, указывается характеристика условий проведения каротажа (фиксируемые параметры, масштабы записи, единицы измерения и т. д.) и данные о системных особенностях организации массивов (способов упаковки).

Паспорта объединены общим каталогом, просмотр которого позволяет оценить как общий объем имеющийся информации, так и значения отдельных показателей по скважинам с целью отбора данных при дальнейшей обработке.

Программы, относящиеся к данному блоку, позволяют выполнить корректировку показателей паспорта и массивов данных, представляющих переведенные в цифровую форму записи. Корректировка последних производится на экране дисплея, куда данные выводятся в графическом виде в заданном масштабе, и предусматривает такие операции, как устранение тренда, исправление случайных выбросов и др. Проверенные и в случае необходимости исправленные записи могут быть объединены в требуемом порядке или разбиты на заданные интервалы.

Блок функциональных программ обеспечивает предварительную обработку каротажных диаграмм, статистический анализ параметров выделенных интервалов и построение зависимости значений данного параметра от глубины и собственно корреляцию. Предварительная обработка включает фильтрацию исходных данных одним из вариантов скользящего окна: простое окно постоянного или переменного размера с учетом допустимых перепадов амплитуд или градиентов, предельных размеров аномальных участков и с медианой фильтрацией. Выбор варианта фильтрации производится в режиме диалога и на основании оценки результатов ее выполнения, представленных для заданного интервала на экране графического дисплея (рис. 2).

Фильтрация выполняется по методу скользящего окна. Передаточная функция фильтра, действующего в пределах окна, задается путем указания с клавиатуры дисплея параметров фильтрации: размера окна, шага его перемещения и допустимой крутизны фронтов фильтруемой записи. На дисплей может быть выведена исходная диаграмма или заданный ее участок и результаты фильтрации (до трех вариантов одновременно).

При выводе на экран диаграммы могут быть наложены друг на друга или сдвинуты на заданное расстояние, регулируемое через клавиатуру дисплея, как это показано на рис. 2 на примере фильтрации ПС-каротажа,

Прошедшие предварительную обработку диаграммы используются для отбора реперных интервалов, представленных, как уже указывалось ранее, глинистыми породами. Выделение их в терригенном разрезе осуществляется в результате интерпретации данных стандартного комплекса каротажа (ПС, ГК, КС, KB) по методу уровенных линий, основанному на различии диапазонов параметров для литологических разновидностей пород. Глины выделяются по наличию положительных аномалий на кривой ПС (при пресном буровом растворе), относительному повышению естественной гамма-активности, минимальным показаниям на кривой кажущихся сопротивлений (причем и потенциал и градиент-зонды дают близкие показания) и по увеличению диаметра скважин в результате размыва глин буровым раствором, что должно подтверждаться данными кавернометрии. Границы глинистых пластов могут быть определены, например, посредством амплитудного детектирования с последующей корректировкой, если это необходимо по изображению диаграммы на экране дисплея (рис. 3). Подбор уровня детектирования также может быть выполнен с помощью дисплея, путем прямого указания положения уровенной линии на экране дисплея, или задания цифрового значения изучаемого порога через клавиатуру.

Выбранные по группе скважин интервалы используются для построения распределений значений исследуемого геофизического параметра по глубине и определения связывающего полиноминального регрессионного уравнения. Данное вычисление проводится с помощью пакета программ статистического анализа. Пакет позволяет уточнить степень полинома, задающего регрессионное уравнение, и оценить величину отклонений вычисленных и наблюденных значений.

В режиме диалога вся вышеуказанная информация может быть выведена на экран и реализована для корректировки полученных зависимостей, например, с целью уменьшения допусков на отклонение расчетных значений анализируемого параметра.

Установленная зависимость “параметр – глубина”, как уже отмечалось, используется на последующем этапе для корреляции отложений. Этот способ корреляции основан на следующем. Из экспериментальных данных о напряженном состоянии горных пород следует, что, во-первых, первичное их уплотнение и последующее разуплотнение происходят по разным законам и, во-вторых, при различных эффективных напряжениях, а также при одном и том же составе, но в зависимости от характера уплотнения (первичное оно или вторичное) породы одинакового литологического типа должны иметь разный коэффициент пористости.

Если принять, что максимальная палеоглубина погружения пород на одной структуре не меняется, то геофизические и петрофизические параметры пласта горных пород одинакового литологического состава в разных скважинах должны лежать на линии обратимых деформаций. Эта линия описывается регрессионным уравнением, которое вычисляется указанным выше способом для глинистого пласта, принятого за репер и достаточно уверенно прослеживаемого в группе скважин.

Для конкретного решения задачи корреляции на диаграмму зависимости геофизического параметра пластов в одной скважине от глубины залегания наносят значения геофизического параметра пластов в других скважинах. О правильности проведенной корреляции будет свидетельствовать расположение значений геофизического параметра на линиях, параллельных линиям обратимых деформаций породы.

Предложенный способ контроля корреляции был опробован на нескольких месторождениях различных районов СССР. На рис. 4 показан пример корреляции мегионской свиты нижнего мела на Восточно-Тарасовском месторождении. Отсутствие четких реперов в разрезах скважин и неоднозначное определение границ фических горизонтов затруднило составление корреляционной схемы. Однако, когда параметры пластов глин (например, rk) были нанесены на график, выявилась закономерность в расположении облака точек. У правильно скоррелированных пластов точки разместились на параллельных прямых.

Для наглядности схема корреляции, выраженная графиком зависимости rk= f(H) по глинистым породам, показана в “растянутом” горизонтальном масштабе.

Обычное изображение корреляционной схемы приведено на рис 5. При корреляции выделялись глинистые породы мощностью более 1,5 м и в качестве репера выбрана мощная глинистая толща, залегающая в кровле продуктивного горизонта (пласт БП14)

Предложенная методика корреляции геологического разреза предполагает правильную и своевременную эталонировку при меняемых геофизических приборов, что не всегда соблюдается на практикеВ этом случае для проверки правильности корреляции можно использовать только две скважины и в дальнейшем для других проводить парные корреляции (так было сделано по скважинам на рис. 4). В данном варианте линии, соединяющие параметры хорошо коррелируемых пластов, могут быть названы кажущимися линиями обратимых деформаций. Угол их наклона не соответствует углу наклона линии обратимых деформаций и меняется в зависимости от сопоставления различных пар скважин. Этим приемом можно воспользоваться и для оценки качества проведения геофизических исследований в скважинах, если угол наклона не соответствует углу наклона линии обратимых деформаций, то приборы, которыми проводили исследования, эталонированы неправильно [3].

В качестве примера, контролирующего правильность корреляции, можно использовать любой геофизический (или петрофизический) параметр, отражающий изменение пористости пород с глубиной.

Разработанная методика и технология анализа данных ГИС могут быть применены и для решения других важных для геологии задач, в частности, для определения максимальной палеоглубины погружения горных пород и изучения закономерностей изменения петрофизических характеристик горных пород по разрезу и площади

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. 1.Ингерман В.Г. Автоматизированная интерпретация результатов геофизических исследований скважин – М. Недра, 1981.
  2. Омелин В.М., Севастьянова Н.А. , Смирнов В.Л. Геомод – система моделирования геологического строения территорий в связи с задачами прогноза нефтегазоносности // В кн. Диалоговые системы и обработка графической информации– Л.– 1982– С. 109–122.
  3. Химич В.Ф., Славин В.И., Филиппов В.П. Повышение эффективности методов изучения геологического разреза // Нефтяное хозяйство. – 1986.. – № 9. – С 46–60.

Рис. 1. Архитектура программного обеспечения автоматизированного комплекса интерпретации ГИС

Рис. 2. Представление результатов фильтрации данных ПС-каротажа на дисплее:

а – исходная диаграмма, б, в – результаты фильтрации при заданных значениях размера окна L (м), шага S (м) и крутизны фронта V (мВ/м)

Рис. 3. Выделение глинистых пластов методом уровенных линий:

а – исходная кривая, б – линия заданного уровня, в – литологические типы пород: 0 – глинистые, 1 – песчаники

Рис. 4. Корреляционная схема мегионской свиты Восточно-Тарасовского месторождения по скв 81, 270, 77, выраженная в графике зависимости rK=f(H)

Значения: 1 – rк глинистых пород, Ом м; 2 – rк глинистой толщи в кровле продуктивного горизонта БП14 (репер).

Рис. 5. Фрагмент геологического разреза по площади Восточно-Тарасовского месторождения (мегионская свита)

Сайт создан в системе uCoz