Автоматизированная интерпретация данных геофизических исследований

Остановимся на имеющих важное значение для понимания сущности алгоритма принципах кодирования исходных данных о ли­ тологическом составе, характере насыщения и стратиграфической принадлежности пород, характеризующих геологический разрез сква­ жины-эталона.

Принципы кодирования заключаются в следующем. Описание разреза задается массивом четырехпозиционных десятичных чисел, отвечающих тем же точкам оси скважины, данные по которым вошли в относящиеся к этой скважине дискретизированные описания кривых ГИС. Как и описания диаграмм, числа, характеризующие геологический разрез, вводятся в порядке возрастания глубин расположения точек оси скважины, к которым они относятся. Первые две позиции каждого из чисел отражают литологический состав и характер насыщения породы. При этом одна и та же порода-коллектор при разном характере насыще­ ния кодируется различными двухпозиционными числами, соотношение значений которых могут быть произвольными. Последние две цифры четырехпозиционного числа являются кодом стратиграфического под­ разделения, которые необходимо подбирать так, чтобы в описании геологического разреза скважины-эталона их числовые значения обра­ зовывали неубывающую последовательность. В частности, при пересе­ чении скважиной разрывного нарушения со значительной амплитудой смещения породы одного и того же стратиграфического подразделения

внижнем тектоническом блоке должны получить код стратиграфи­ ческой принадлежности с более высоким числовым значением, чем

вверхнем блоке, а в тектоническом блоке с опрокинутым залеганием пород более молодые пласты и слои получают большие числовые зна­ чения кодов стратиграфической принадлежности, чем более древние. Названия всех литологических разновидностей пород и стратиграфи­ ческих подразделений, отвечающие используемым кодам, в каждом акте работы программы вводятся заново в виде текстов для словарей «Наименования выделяемых типов пород (и коллекторов)» и «Наиме­ нования стратиграфических подразделений». Такой подход снимает все ограничения на используемую номенклатуру пород, типов коллекторов

истратиграфических подразделений, позволяет программе окончатель­

ные результаты интерпретации печатать в словесной форме, без применения кодов.

Интерпретация осуществляется в следующем порядке:

1) для каждой точки разреза скважины - объекта интерпретации рассчитываются меры сходства набора ее геофизических характеристик с наборами характеристик каждой из точек разреза скважины-эталона;

2) запоминаются номера пяти точек разреза эталона, на кото­ рые данная точка разреза объекта интерпретации похожа в наиболь­ шей степени, и соответствующие этим номерам значения мер сход­ ства. Это дает возможность построить пять разнонадежных началь­ ных версий литолого-стратиграфического описания разреза скважины - объекта интерпретации. При формировании начальных версий требо­ вание неубывания последовательности кодов, отражающих страти­ графическую принадлежность пород, не соблюдается. Поэтому каждая из версий может оказаться внутренне противоречивой;

3)из пяти начальных версий путем соотвегствующим образом упорядоченного отбора наиболее надежных (по коэффициентам кор­ реляции) и не противоречащих одна другой литолого-стратиграфичес- ких идентификаций создается одно промежуточное описание разреза,

вкотором коды стратиграфической принадлежности по мере увеличе­ ния глубины по скважине нигде не убывают. Такое описание уже является внутренне непротиворечивым, но в общем случае содержит интервалы, для которых ни литологические составы пород, ни их стратиграфические идентификации не определены;

4)следующий шаг работы алгоритма и программы - страти­ графическая идентификация указанных интервалов;

5)заключительный этап - доопределение или уточнение (в об­ щем случае, частичное) литологического состава и характера насыще­ ния тех интервалов, для которых в пяти начальных версиях получены недопустимые стратиграфические, но приемлемые (с учетом приня­ того стратиграфического расчленения разреза скважины - объекта интерпретации и заданного описанием скважины-эталона литологи­ ческого состава стратиграфических подразделений) литологические идентификации (см. рис. 13).

В соответствии с алгоритмом результаты литолого-стратигра- фической интерпретации данных ГИС по скважине - объекту интер­ претации, полученные на заключительном этапе, выдаются на печать в форме таблицы - перечня выделенных литологически (и по характе­ ру насыщения) однородных, однозначно датированных слоев. Для каждого слоя указываются глубины залегания его кровли и подошвы, наименование развитых в нем пород, при необходимости с определе­ нием характера насыщения, название стратиграфического подразде­ ления, к которому слой отнесен. Глубины рассчитываются с учетом заданных в качестве входной информации сведений о шаге дискре­ тизации диаграмм ГИС, о глубине, к которой относятся начальные точки диаграмм. Тексты, отражающие состав и характер насыщения пород, их стратиграфическую принадлежность, берутся из упоми­ навшихся выше словарей. Для некоторых слоев в столбце «Характе­ ристика пород» может стоять заключение «Не выяснена».

Эффективность работы алгоритма на интерпретируемых мате­ риалах ГИС определяется тремя основными факторами:

1) качеством литолого-стратиграфического описания разреза скважины-эталона, прежде всего детальностью и корректностью той классификации горных пород и типов коллекторов (с учетом харак­ тера насыщения), на которой описание базируется;

2) степенью представительности (полноты) геологического разреза эталона по отношению к тому блоку земной коры, который вскрыт скважиной-эталоном и скважиной - объектом интерпретации, грубо говоря, степенью сходства геологических разрезов эталонной и интерпретируемой скважин;

3) информативностью используемых методов ГИС.

Идеальные условия для успешного применения алгоритмов и программы создаются при наличии на разбуриваемой площади хотя бы единичных скважин, в которых продуктивные пласты и вме­ щающие их породы пройдены с отбором керна, близким к 100 %, что является обязательной предпосылкой разработки литологических классификаций, адекватно отражающих все разнообразие горных пород и типов коллекторов, развитых в исследуемой нефтегазонос­ ной толще.

Программа «Литолого-стратиграфическая интерпретация дан­ ных ГИС» [31, 34] рассчитана на использование как в автономном режиме (вне связи с каким-либо банком данных), так и в автоматиче­ ском режиме. Программа ЛСИГИС занимает всего 262 кбайт опера­ тивной памяти.

Основные ограничения программы заключаются в следующем:

-все диаграммы ГИС, используемые в одном акте решения за­ дачи, должны быть дискретизированы с одним и тем же шагом кван­ тования, длина которого не может быть меньше 0,05 и больше 0,5 м;

-количество видов диаграмм ГИС не более 16;

-количество скважин-объектов интерпретации, рассматривае­ мых в одном акте решения задачи, от 1 до 9;

- допустимые значения знаменателя прогрессии, определяю­ щего темпы наращивания длин интервалов сглаживания,- целые числа от 2 до 10;

- допустимое число шагов сглаживания от 0 до 16; - длина дискретного задания кривой ГИС от 10 до 800 точек;

- количество идентифицируемых литологических разновидно­ стей горных пород (считая коллекторы одного литологического со­ става с различными характерами насыщения особыми разновидно­ стями) до 100;

-количество стратиграфических подразделений, различаемых

вконкретном акте решения задачи, до 100;

-длины текстов, передающих наименования стратиграфических подразделений и литологических разновидностей, до 20 символов.

Работа программы начинается с чтения словарей «Наименова­ ния выделяемых типов пород (и коллекторов)», «Наименования стра­ тиграфических подразделений» и значения признака IP, определяюще­ го режим работы программы (см. рис. 13). Если 1Р=0, устанавливается «режим минимальной печати результатов»: интерпретация осуществ­ ляется без рефлексийного контроля на данных ГИС по скважинеэталону и на печать выдаются только конечные результаты интерпре­ тации данных ГИС по скважинам - объектам интерпретации.

При 1Р=1 рефлексийный контроль тоже не реализуется, но для скважин - объектов интерпретации, наряду с конечными результата­ ми, приводятся данные по упоминавшимся ранее пяти начальным версиям литолого-стратиграфических описаний их разрезов.

При 1Р=2 интерпретация осуществляется с рефлексийным контролем и с выдачей только конечных результатов контрольной и остальных интерпретаций.

При 1Р=3, 4, 5 интерпретация выполняется так же, как при 1Р=2, но, дополнительно к конечным результатам, печатаются сведе­ ния по пяти начальным версиям литолого-стратиграфических описа­ ний только для скважины-эталона (1Р=3), только для скважин - объ­ ектов интерпретации (1Р=4), для эталона и объекгов интерпретации (1Р=5). Последний режим именуется «режимом максимально полной выдачи результатов».

ГЛАВА 13. Результаты применения программы ЛСИГИС

НА ГЕОФИЗИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛАХ ПЕРМСКОГО ПРИКАМЬЯ

Апробация программы ЛСИГИС выполнена на многочисленных каротажных материалах нефтяных месторождений Пермского Прика­ м ь я - Альняшского, Батырбайского, Шагиртско-Гожанского, Красно- ярско-Куединского, Кустовского, Пихтового, Уньвинского, Шумовского и др., относящихся к терригенным и терригенно-карбонатным нефтеносным отложениям нижнепермского, нижнекаменноугольного

идевонского возрастов.

Вкачестве примера рассмотрим возможности программы ЛСИГИС при литолого-стратиграфическом расчленении разрезов скважин девонской терригенно-карбонатной толщи Кустовского месторождения, которые представлены отложениями муллинского, пашийского, кыновского и саргаевского горизонтов.

Муллинский горизонт в большей части своего разреза сложен кварцевыми песчаниками и алевролитами, неравномерно глинистыми

инередко хорошо отсортированными. Песчаники мелко- и разнозер­

нистые, различной крепости. Песчаники преобладают в низах гори­ зонта, в прикровельной зоне наблюдается алевролито-аргиллитовая пачка. Аргиллиты сероватого оттенка, часто обогащены обугленным растительным детритом и гидроокислами железа.

Пашийский горизонт характеризуется широким развитием пес­ чаников и крупнозернистых алевролитов. Терригенные отложения го­ ризонта по минералогическому составу, текстуре и структуре сходны с муллинскими. Нередко наблюдается частое переслаивание песча­ ников, аргиллитов и алевролитов.

В разрезе кыновского горизонта преобладают алевролиты и ар­ гиллиты с подчиненными прослоями песчаников и известняков, при­ чем последние в верхней части образуют карбонатную пачку мощно­ стью до 10-12 м. Известняки массивные и брекчиевидные.

Саргаевский горизонт представлен пачкой плотных известня­ ков и доломитов.

При детальном анализе всей толщи девонских отложений было выявлено, что геолого-геофизическим репером может служить пласт плотных неглинистых известняков в верхней части карбонатной пач­ ки кыновского горизонта. На диаграммах стандартного каротажа он фиксируется острым пиком КС (до 100-250 Ом м), номинальным диаметром скважины по каверномеру и стабильными минимальными показаниями гамма-каротажа (ГК). Поверхность кыновского репера отождествляется с кровлей одноименного горизонта. Мощный пласт аргиллитов муллинского горизонта, характеризующийся максималь­ ными показаниями ГК, положительной аномалией ПС и резким уве­ личением диаметра скважины, тоже может быть использован в каче­ стве репера при идентификации девонских отложений и корреляции разрезов скважин.

Продуктивные пласты на Кустовском месторождении при­ урочены в основном к терригенным отложениям пашийского и живетского возрастов. Значительно реже нефтепроявления наблюдаются в кыновской терригенной пачке. Освещение керном разрезов сква­ жин носит фрагментарный характер, сплошного отбора керна нет ни в одной скважине.

Поэтому для получения достаточно полного описания разрезов девонских скважин пришлось прибегнуть к построению сводного геологического разреза, взяв за основу для его построения скв. 214, расположенную в центральной части месторождения и исследован­ ную полным комплексом ГИС (рис. 14).

Об эффективности работы программы можно судить на осно­ вании сопоставления результатов «ручной» и машинной интерпрета­ ции скважины-эталона (скв. 214) и скважин - объектов интерпрета­ ции (скв. 202, 205, 211, 218, 219, 222, 225 и 226).

Литолого-стратиграфическое описание разреза скважины-эта­ лона сформировано на основе «ручной» интерпретации данных ГИС с учетом далеко не полной (фрагментарной) информации, получен­ ной при изучении керна и по гидродинамическим исследованиям. Описание охватывает интервал длиной 88 м, включающий в себя саргаевский (СР), кыновский (КН) и пашийский (ПШ) горизонты франского яруса, а также муллинский горизонт живетского яруса па­ леозоя и вендский комплекс протерозоя. Кыновский горизонт разде­ лен на две пачки: верхнюю - терригенно-карбонатную (КНтк) и ниж­ нюю - терригенную (КНт).

Франские отложения расчленены на 4 «пласта» со следующи­ ми индексами и введенными в рамках поставленной задачи кодами стратиграфической принадлежности: СР - 01, КНтк - 02, КНт - 03, ПШ - 04 (перечислено сверху вниз по разрезу). Для живетского яру­ са (ЖВ) и вендского комплекса (ВД), которые более дробной страти­ графической идентификации не подвергались, приняты коды соот­ ветственно 05 и 06.

Различались следующие разновидности пород (в скобках ука­ заны их коды): глинистая порода (01), алевролит (02), песчаник плотный (03), коллектор водонасыщенный (04), коллектор нефтена­ сыщенный (05), известняк плотный (06). Под коллекторами подразу­ меваются проницаемые разности песчаников и алевролитов.

Объекты интерпретации охватывали интервалы разрезов длиной от 80 до 100 м. М ашинная интерпретация осуществлялась

Рис. 14. Структурная карта по кровле кыновского горизонта Кустовского месторождения: У- местоположение и номер скважины; 2 - изогипсы кровли пласта; 3 - границы замещения коллектора плотными породами; 4 - линия геологического профиля, интерпретируемого на ЭВМ; 5 - эталонная

скважина

в основном по показаниям трех геофизических методов: гаммакаротажу (ГК), нейтронному гамма-каротажу (НГК) и подошвенному градиент-зонду M4.0A0.5B (Г34). Использовались также диаграммы скважинного потенциала (ПС), каверномегрии (КВ) и бокового каро­ тажа (БК). В отдельных случаях было использовано до 12 диаграмм ГИС. Оцифровка перечисленных диаграмм осуществлялась с шагом квантования 0,2 м.

Пример сопоставления результатов «ручной» и машинной ин­ терпретации приведен на рис. 15 и в табл. 6. Из таблицы видно, что 4,53 % общей длины рассматриваемых интервалов разрезов сква­ жин - объектов интерпретации программой идентифицировано только

вотношении их стратиграфического положения, без определения литологического состава и характера насыщения пород (отражены

встолбце с кодом 0000).

Неполные идентификации отмечены в отложениях кыновской терригенной пачки (1,42 %), пашийского горизонта (0,74 %), живетского яруса (1,63 %) и вендского комплекса (0,74 %), т.е. большая часть всех неполных идентификаций падает на отложения кыновского горизонта и живетского яруса (67,3 % от всех неполных иденти­ фикаций). Подавляющая часть неполных идентификаций связана с выделением в разрезах скважин алевролитов и глинистых пород. Основные причины их появления - некоторая грубость литологиче­ ской классификации, принятой для скважины-эталона. Классифика­ ция не учитывает наличия специфических переходных разновидно­ стей глинисто-алевролитовых, глинисто-карбонатных и терригеннокарбонатных пород, весьма характерных для кыновского горизонта и живетского яруса Пермского Прикамья.

Полную идентификацию программа выполнила для 95,47 % общей длины интерпретирующихся разрезов. При этом 81,4 % длины разрезов ею идентифицировано точно так же, как это было сделано при «ручной» обработке данных ГИС. Из 14,07 % общей длины раз­ резов, приходящихся на интервалы, где результаты «ручной» и ма­ шинной интерпретации расходятся, примерно половина (около 7 %) связана с небольшими (0,2- 0,4 м) сдвигами границ между внутренне