Автоматизированная интерпретация данных геофизических исследований

скважины приписываются, кроме показаний геофизического пара­ метра с исходной кривой ГИС, целый набор усредненных показаний того же геофизического метода на участках разной длины, лежащих в окрестностях этой точки (рис. 12), т.е. различающая информация заключается не в отдельных признаках (исходных диаграмм ГИС), а в их сочетаниях - исходных диаграммах и псевдостатистических отображений каротажных кривых.

По нормированным исходным и сглаженным кривым ГИС оп­ ределяется коэффициент корреляции (мера близости) для каждой точки разреза скважины - объекта интерпретации с каждой точкой разреза эталонной скважины:

к

где Rjj~ коэффициент корреляции; к - количество диаграмм ГИС и их псевдостатистических отображений; g - текущий номер (от 1 до к)

диаграммы ГИС или ее псевдостатистического отображения;

/ - порядковый номер точки в разрезе скважины-эталона; j - поряд­

X'gj- отсчет по g-й диаграмме ГИС или ее псевдостатистическому отображению на уровне j -й точки в разрезе интерпретируемой скважины; X, среднеарифметическое значение отсчетов по исход­ ной или сглаженной кривой ГИС в скважине-эталоне; X ' - средне­ арифметическое значение отсчетов по исходной или сглаженной кривой ГИС в интерпретируемой скважине.

Полученные значения мер сходства анализируются ЭВМ, а за­ тем среди них выбирается одно наиболее надежное, т.е. для каждой точки интерпретируемой скважины находится идентичная точка в раз­ резе скважины-эталона, литолого-стратиграфический индекс которой

Рис. 12. Расчет коэффициента корреляции:

i (11, 16, 8, 19, 4, 27, -3, 22, -5, 8, 2) - описание точки скважины-эталона при 6-интервальном сглаживании (м = 6)

присваивается искомой точке в разрезе скважины - объекта интерпре­ тации [31, 32, 34]. Такой прием как раз и обеспечивает системный характер предлагаемого псевдостатистического моделирования.

Из изложенного ясно, что обучением на скважине-эталоне и псевдостатистическим представлением результатов описания кри­ вых ГИС можно пользоваться не только при работе с разрезом сква­ жины, взятым в целом, но и для интерпретации данных по части разреза, вскрытого скважиной.

ГЛАВА 12. Общая схема процедуры

ЛИТОЛОГО-СТРАТИГРАФИЧЕСКОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИИ

МАТЕРИАЛОВ Г И С , ХАРАКТЕРИСТИКА АЛГОРИТМА

И ОПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ Л С И ГИ С

Схема интерпретации данных ГИС на ЭВМ состоит в сле­ дующем:

- на вход программы подаются стандартные каротаж-описа­ ние и литостратоописание скважины-эталона, а также стандартное каротаж-описание скважины - объекта интерпретации;

- каротаж-описания обеих скважин приводится к одинаково­ му виду;

-выполняется псевдостатистическое расширение каротаж-

матриц;

-в соответствие с каждой из литолого-стратиграфических разновидностей горных пород, фигурирующих в литостратоописании скважины-эталона, ставится мера близости R любой из строчек расширенных каротаж-матриц к тем строчкам расширенной каро­ таж-матрицы эталона, в которых литостратоматрица эталона фик­ сирует развитие данной литолого-стратиграфической разновидно­ сти горных пород;

-для каждой из строчек расширенной каротаж-матрицы интер­ претируемой скважины определяются значения всех мер близости /?; полученные значения R анализируются для определения того, какой из литолого-стратиграфических разновидностей горных пород отвечает

данная строчка (какое из R больше любого другого из значений /?, полу­ ченных для нашей строчки), что и дает «черновое» решение задачи;

- полученный результат - «черновой» вариант литострато-

матрицы скважины-объекта интерпретации - корректируется с уче­ том геологических ограничений на допустимые последовательности смены литолого-стратиграфических разновидностей горных пород в изучаемых разрезах, чем обеспечивается выход на «чистовой» ва­ риант литостратоматрицы интерпретируемой скважины.

Описанная схема обработки информации по скважинам (рис. 13), одна из которых выступает в качестве эталона, а вторая - в качестве объекта геологической интерпретации относящихся к ней данных скважинной геофизики, реализована в программе «Литолого­ стратиграфическая интерпретация данных ГИС» (ЛСИГИС) [31, 34]. Характеристика этой программы изложена ниже.

Программа ЛСИГИС предназначена для комплексной геологи­ ческой интерпретации (определение литологического состава и стра­ тиграфической принадлежности горных пород, характера насыще­ ния коллекторов) материалов геофизических исследований скважин с использованием обучения на информации, представленной диа­ граммами ГИС и детальным литолого-стратиграфическим описанием разреза, относящимися к некоторой эталонной скважине. Специфи­ ческая особенность программы - объединение литологической идентификации горных пород, определение характера насыщения продуктивных пластов и межскважинной корреляции (детальной стратиграфической индексации) разрезов в единую задачу литоло- го-стратиграфической интерпретации данных ГИС.

Программа может применяться лишь к скважинам, вскрываю­ щим слоистые (стратифицированные) толщи с пологим (углы падения до 15°) залеганием и достаточно устойчивыми последовательностями смены литолого-стратиграфических разновидностей горных пород по мере увеличения глубины от земной поверхности, при условии, что зенитные углы осей скважин не превосходят 45°. Ее не следует использовать, если скважины проходят через блок нестратифициро-

ванных горных пород или через стратифицированную толщу, струк-. тура которой усложнена наличием относительно мощных и много­ численных секущих тел любого происхождения или присутствием значительного количества разрывных нарушений с большими ампли­ тудами относительного смещения крыльев.

Однако наличие в разбуренном блоке единичных тектониче­ ских разрывов, выраженных зонами дробления небольшой (до первых десятков сантиметров) толщины, удаленных один от другого на рас­ стояния порядка 100 м и более, имеющих такое залегание, что каждый разрыв при данной разбуренности площади подсекается хотя бы дву­ мя-тремя скважинами, эффективному применению программы не пре­ пятствует, требуя только особого подхода к кодированию информации о стратиграфической принадлежности пород, встреченных в разрезах скважин-эталонов, и к комплексированию наборов «эталон - объект интерпретации», подаваемых на вход программы.

Необходимыми условиями использования программы также является следующее:

-наличие для скважины-эталона достаточно качественных фак­ тических или/и синтетических диаграмм ГИС и полного, адекватного действительности промыслово-геологического описания ее разреза;

-использование на скважинах-объектах интерпретации только тех методов и модификаций ГИС, которые в аналогичных техниче­ ских скважинных условиях фактически или предположительно (для синтетических диаграмм) применялись в скважине-эталоне.

Важнейшие преимущества программы:

-отсутствие практически значимых ограничений на количество

иноменклатуру идентифицируемых литологических разновидностей горных пород и типов коллекторов;

-выполнение детальной межскважинной корреляции геологи­ ческих разрезов непосредственно в процессе интерпретации диаграмм ГИС, относящихся к отдельным скважинам;

-предельная простота настройки (путем подбора скважиныэталона) программы на конкретные условия, связанные со специфи­ ческими особенностями геологического разреза изучаемой площади,

составом набора использованных методов и модификаций ГИС, тех­ ническим состоянием скважин в периоды проведения в них геофизи­ ческих исследований.

Алгоритм, разработанный для составления программы литоло- го-стратиграфической интерпретации, базируется на ранее изложен­ ных в учебнике теоретических положениях.

Обеспечиваемое программой объединение литологической идентификации пород, определение характера насыщения коллекто­ ров и детальной корреляции геологических разрезов скважин в еди­ ную задачу достигнуто за счет одновременного рассмотрения каждой из диаграмм ГИС в ее исходном (не считая предварительной норми­ ровки) виде и в огрубленных отображениях, полученных в результате сглаживания предварительно нормированной исходной диаграммы скользящими окнами различных размеров, наращиваемых по закону геометрической прогрессии со знаменателем, значение которого обычно принимается равным 2 или 3. Отвечающие данной точке оси скважины отсчеты по сглаженным диаграммам используются «на равных правах» с отсчетами по нормированным исходным диаграм­ мам, играя роль признаков, совокупность которых в обобщенной форме отражает «всю» конфигурацию каждой из диаграмм примени­ тельно к данной точке разреза, вскрытого скважиной. Благодаря включению в геофизическое описание точки усредненных отсчетов, которые соответствуют целой цепочке разноуровенных подсистем - различных по длине отрезков оси скважины, охватывающих данную точку в качестве одного из своих предельно малых элементов, опи­ сание приобретает иерархический, системный характер. Такой учет иерархичности систем путем переноса параметров подсистем разных уровней на составляющие их неделимые элементы именуется псевдостатистическим моделированием и трактуется как особый интегра­ тивный способ описания систем [31, 34, 60].

Основные особенности алгоритма:

1. Использование системного представления диаграмм Г реализуемого на основе псевдостатистического моделирования и вы­ ступающего в качестве основного средства решения задачи межсква-

жинной корреляции геологических разрезов, которая по самой своей природе носит системный характер, поскольку требует, чтобы в мо­ мент выполнения стратиграфической идентификации любого малого элемента разреза интерпретирующая программа «видела» каждую диаграмму ГИС как пространственную конструкцию целиком и «вос­ принимала» ее как иерархически построенный объект.

2. Опора на материал обучения, представленный скважинойэталоном (реальной или воображаемой скважиной, для которой имеет­ ся полное промыслово-геологическое описание ее разреза - страти­ графия, литология пластов со сведениями по характеру насыщения коллекторов), которая исследовалась теми же методами ГИС, которые применялись на скважинах - объектах интерпретации. Эталон непо­ средственно участвует в каждом акте интерпретации, что, во-первых, позволяет упростить управление литолого-стратиграфической ин­ терпретацией за счет его сведения к подбору скважины-эталона, а, во-вторых, снимает все практически значимые ограничения на ко­ личество и номенклатуру идентифицируемых с помощью ЭВМ разно­ видностей горных пород и типов коллекторов, на детальность исполь­ зуемых стратиграфических схем.

3. Отказ от конструирования обобщенных геофизических обра­ зов отдельных слоев. На начальных этапах интерпретации каждая из точек оси скважины-эталона, отраженных в поступающих на вход программы дискретизированных описаниях диаграмм ГИС, рассмат­ ривается как отвечающая уникальному, неповторимому литолого­ стратиграфическому элементу. Отказ от использования обобщенных образов продиктован результатами специальных исследований. Для каждой из точек оси скважины-объекта интерпретации, отраженных в отвечающих этой скважине аналогичным образом дискретизиро­ ванных описаниях диаграмм ГИС, определяются меры сходства набо­ ра характеризующих ее геофизических показателей, снятых с исход­ ных с сглаженных диаграмм, с каждым из наборов соответствующих показателей, характеризующих отдельные литолого-стратиграфи- ческие элементы разреза эталонной скважины. Мерой сходства слу­ жит коэффициент корреляции между относящимися к сопоставляе­

мым точкам разрезов двух скважин отсчетам по соответствующим одна другой исходным и сглаженным диаграммам ГИС. Отказ от ис­ пользования обобщенных образов, оценка сходства через коэффици­ енты корреляции делают алгоритм малочувствительным к изменчиво­ сти толщин литологически однородных слоев, позволяют применять программу как на тонко-, так и на толстослоистых разрезах.

4. Нормировка всех исходных диаграмм ГИС, которая предше­ ствует началу интерпретации. После нормировки каждая диаграмма характеризуется среднеарифметическим значением и дисперсией нормированных отсчетов, соответственно равных 0 и 1. Нормировка дает возможность работать с результатами автоматического и полу­ автоматического считывания, а также цифровой регистрации диа­ грамм ГИС, игнорируя различия в масштабах исходных графиков и единицах измерения геофизических параметров, что очень упро­ щает технологию интерпретации. Еще большее значение имеет сле­ дующее обстоятельство: при сглаживании нормированных диаграмм участку окна сглаживания, вышедшему ввиду ограниченной длины диаграммы за ее пределы, можно условно приписать значение норми­ рованного отсчета, равное 0. Благодаря этому значения сглаженных показаний могут определяться, что и реализовано в программе, для всех точек диаграммы, как бы близко к ее концам они не находились.

5. При сглаживании среднее значение нормированного показа­ ния относится не к центру отрезка диаграммы, по которому оно рас­ считывалось, а к концевой точке отрезка. Как следствие, для каждой точки оси скважины, отраженной в дискретизированных описаниях диаграмм ГИС, при фиксированной длине интервала сглаживания по одной и той же диаграмме получается два сглаженных значения: одно по отрезку, для которого данная точка является его верхним концом, другое по отрезку, у которого с той же точкой совпадает его нижний конец. Такой подход расширяет размерность признакового простран­ ства, в котором решаются задачи интерпретации, позволяет более полно учесть эффекты, обусловленные несимметричностью некото­ рых геофизических зондов, что большей частью благоприятно ска­ зывается на качестве литологических и стратиграфических иденти­ фикаций пород по каротажным диаграммам.