Численное решение обратной задачи индукционного каротажа для тонкослоистых разрезов типа «рябчик»

Рассмотрены особенности численного решения обратной неустойчивой задачи электрометрии скважин на нефть и газ для тонкослоистых разрезов типа «рябчик». Показано, что созданный и реализованный в численном виде алгоритм для четырехзондового индукционного низкочастотного каротажа позволяет количественн...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Доповіді НАН України
Datum:2018
1. Verfasser: Миронцов, Н.Л.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2018
Schlagworte:
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/132404
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Численное решение обратной задачи индукционного каротажа для тонкослоистых разрезов типа "рябчик" / Н.Л. Миронцов // Доповіді Національної академії наук України. — 2018. — № 1. — С. 15-21. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-132404
record_format dspace
spelling Миронцов, Н.Л.
2018-04-19T14:22:00Z
2018-04-19T14:22:00Z
2018
Численное решение обратной задачи индукционного каротажа для тонкослоистых разрезов типа "рябчик" / Н.Л. Миронцов // Доповіді Національної академії наук України. — 2018. — № 1. — С. 15-21. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.
1025-6415
DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2018.01.015
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/132404
519.6, 550.8
Рассмотрены особенности численного решения обратной неустойчивой задачи электрометрии скважин на нефть и газ для тонкослоистых разрезов типа «рябчик». Показано, что созданный и реализованный в численном виде алгоритм для четырехзондового индукционного низкочастотного каротажа позволяет количественно и качественно точно решать обратную задачу (в пределах допустимой погрешности).
Розглянуто особливості числового розв’язання оберненої нестійкої задачі електрометрії свердловин на нафту і газ для тонкошаруватих розрізів типу «рябчик». Показано, що створений і реалізований у числовому вигляді алгоритм для чотиризондового індукційного низькочастотного каротажу дозволяє розв'язувати якісно і кількісно точно обернену задачу (в межах допустимої похибки).
The features of a numerical solution of the inverse unstable problem for the electrometry of oil and gas wells for thin-layered sections ("grouse"-type) are considered. It is shown that the created and developed algorithm for the four-probe induction low-frequency logging allows one to solve the inverse problem.
ru
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
Доповіді НАН України
Інформатика
Численное решение обратной задачи индукционного каротажа для тонкослоистых разрезов типа «рябчик»
Числове розв'язання оберненої задачі індукційного каротажу для тонкошаруватих розрізів типу «рябчик»
Numerical solution of the inverse induction logging problem for thin-layered sections ("grouse"-type)
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Численное решение обратной задачи индукционного каротажа для тонкослоистых разрезов типа «рябчик»
spellingShingle Численное решение обратной задачи индукционного каротажа для тонкослоистых разрезов типа «рябчик»
Миронцов, Н.Л.
Інформатика
title_short Численное решение обратной задачи индукционного каротажа для тонкослоистых разрезов типа «рябчик»
title_full Численное решение обратной задачи индукционного каротажа для тонкослоистых разрезов типа «рябчик»
title_fullStr Численное решение обратной задачи индукционного каротажа для тонкослоистых разрезов типа «рябчик»
title_full_unstemmed Численное решение обратной задачи индукционного каротажа для тонкослоистых разрезов типа «рябчик»
title_sort численное решение обратной задачи индукционного каротажа для тонкослоистых разрезов типа «рябчик»
author Миронцов, Н.Л.
author_facet Миронцов, Н.Л.
topic Інформатика
topic_facet Інформатика
publishDate 2018
language Russian
container_title Доповіді НАН України
publisher Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
format Article
title_alt Числове розв'язання оберненої задачі індукційного каротажу для тонкошаруватих розрізів типу «рябчик»
Numerical solution of the inverse induction logging problem for thin-layered sections ("grouse"-type)
description Рассмотрены особенности численного решения обратной неустойчивой задачи электрометрии скважин на нефть и газ для тонкослоистых разрезов типа «рябчик». Показано, что созданный и реализованный в численном виде алгоритм для четырехзондового индукционного низкочастотного каротажа позволяет количественно и качественно точно решать обратную задачу (в пределах допустимой погрешности). Розглянуто особливості числового розв’язання оберненої нестійкої задачі електрометрії свердловин на нафту і газ для тонкошаруватих розрізів типу «рябчик». Показано, що створений і реалізований у числовому вигляді алгоритм для чотиризондового індукційного низькочастотного каротажу дозволяє розв'язувати якісно і кількісно точно обернену задачу (в межах допустимої похибки). The features of a numerical solution of the inverse unstable problem for the electrometry of oil and gas wells for thin-layered sections ("grouse"-type) are considered. It is shown that the created and developed algorithm for the four-probe induction low-frequency logging allows one to solve the inverse problem.
issn 1025-6415
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/132404
citation_txt Численное решение обратной задачи индукционного каротажа для тонкослоистых разрезов типа "рябчик" / Н.Л. Миронцов // Доповіді Національної академії наук України. — 2018. — № 1. — С. 15-21. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT mironcovnl čislennoerešenieobratnoizadačiindukcionnogokarotažadlâtonkosloistyhrazrezovtiparâbčik
AT mironcovnl čisloverozvâzannâobernenoízadačííndukcíinogokarotažudlâtonkošaruvatihrozrízívtipurâbčik
AT mironcovnl numericalsolutionoftheinverseinductionloggingproblemforthinlayeredsectionsgrousetype
first_indexed 2025-11-25T12:36:26Z
last_indexed 2025-11-25T12:36:26Z
_version_ 1850514729539207168
fulltext 15ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2018. № 1 ОПОВІДІ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ ІНФОРМАТИКА doi: https://doi.org/10.15407/dopovidi2018.01.015 УДК 519.6, 550.8 Н.Л. Миронцов Институт телекоммуникаций и глобального информационного пространства НАН Украины, Киев E-mail: myrontsov@ukr.net Численное решение обратной задачи индукционного каротажа для тонкослоистых разрезов типа «рябчик» Представлено членом-корреспондентом НАН Украины А.Н. Трофимчуком Рассмотрены особенности численного решения обратной неустойчивой задачи электрометрии скважин на нефть и газ для тонкослоистых разрезов типа «рябчик». Показано, что созданный и реализованный в чис- ленном виде алгоритм для четырехзондового индукционного низкочастотного каротажа позволяет количе- ственно и качественно точно решать обратную задачу (в пределах допустимой погрешности). Ключевые слова: обратная задача, электрометрия скважин, индукционный каротаж. Геофизические исследования скважин (ГИС) традиционно относят к наукам о Земле. При этом электрометрия скважин, как составляющая ГИС, предоставляет конечному Заказчику геофизических услуг ответы на два главных вопроса [1,2]: где в разрезе, пересеченном сква- жиной, находятся углеводороды? сколько их там? Актуальность их сложно переоценить в настоящее время [3]. Однако ответы на эти вопросы, как и многие задачи геофизики [4] требует численного решения сложной, неустойчивой по Адамару, математической обратной задачи. Вообще при решении обратных задач электрометрии [5] принято использовать прямые методы моделирования [6, 7]. Мы будем следовать подходу, который позволяет упрощать прямые вычисления, ис- пользуя физически содержательные упрощения [8], но так, чтобы конечный результат был представлен в виде, позволяющем его дальнейшее использование геофизиками, то есть в виде информации о каждом пласте-коллекторе в привычном виде [9]. Заметим, что кроме неустойчивости, естественным образом заложенной во многих об- ратных задачах геофизики, решение обратной задачи электрометрии часто усугубляется и сложными начальными условиями. На практике геоэлектрические параметры исследуемых объектов (пластов-коллек то- ров) часто оказываются сопоставимы с величиной пространственного и/или измеритель- ного разрешения используемой аппаратуры [10, 11]. © Н.Л. Миронцов, 2018 16 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2018. № 1 Н.Л. Миронцов В данной работе представлены результаты успешного численного решения одной из таких неустойчивых задач, а именно задачи определе- ния геоэлектрических параметров тонкослои- стых разрезов типа «рябчик». Изучение «рябчиков» осложняется тем, что существующие аппаратурно-методические комплексы в основном не предоставляют возможности выделять и изучать составляющие «рябчики» пропластки как отдельные объекты. А именно пропластки-коллекторы и их геоэлектрические параметры в конечном итоге являются основной целью промысловой геофизики. Из-за существовавших ранее ограничений как пространственного разрешения самой аппаратуры каротажа, так и вычислительных ресурсов для решения ее обратных задач, та- кие объекты некоторые исследователи даже не выделяли в отдельный класс, считая их всего лишь частным случаем «сложнопостроенного разреза» [12]. В последнее десятилетие ситуация коренным образом изменилась. Ниже будет изложен алгоритм и дан пример успешного решения обратной задачи ин- дукционного каротажа для тонкослоистых разрезов типа «рябчик». На рис. 1 приведен пример модели такого разреза. Разрез представляет собой тонкос- лоистое напластование, в котором пласты-коллекторы чередуются с пропластками без про- никновения. Мощность пропластков без проникновения и пластов-коллекторов может варьироваться в пределах 0,5—2,0 м. Само напластование, как правило, имеет суммарную мощность 4—12 м и ограничено вмещающими породами без проникновения. Наиболее ти- пичные параметры такого напластования для ДДВ представлены в таблице. Если по данным каротажа без дополнительной обработки верно выделяются составляю- щие «рябчик» пропластки, то само введение нового понятия «рябчик» оказывается лишним и необоснованным. Напротив, если данные каротажа без решения обратной задачи не позво- ляют уверенно расчленить исследуемый объект на составляющие, то это и есть «рябчик». Ранее исследование «рябчиков» стандартными методами ГИС состояло в определении неких «средних» по всему напластованию характеристик. Естественно, что такие «усред- ненные» значения параметров даже качественно не всегда верно описывали геоэлектриче- ские особенности объекта. Рис. 1. Модель сложнопостроенного разреза типа «ряб- чик»: — зона проникновения (зона); — незатрону- тая буровым раствором часть пласта (пласт) Типичные геоэлектрические параметры «рябчика» Параметр ρпласта ρзоны D/d Вмещающие 1—50 — — Пласты-коллекторы 0,2—200 0,2—200 2—15 Пропластки без проникновения 1—50 — — 17ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2018. № 1 Численное решение обратной задачи индукционного каротажа для тонкослоистых разрезов типа «рябчик» Мы не будем рассматривать аппаратурный способ повышения достоверности выделе- ния таких объектов [13, 14]. Рассмотрим лишь исключительно возможности численного ре- шения соответствующей обратной задачи. Приведем алгоритм численного решения обратной задачи для хорошо себя зарекомен- довавшей и доступной в Украине аппаратуры четырехзондового индукционного каротажа Рис. 2 Каротажные диаграммы тонкослоистого разреза типа «рябчик»: – пласты-коллекторы, выде- ленные по ГК и 2ННК 18 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2018. № 1 Н.Л. Миронцов (4ИК) [2, 7, 15], который позволит определять геоэлектрические параметры «рябчиков» для условий ДДВ. На рис. 2 представлены каротажные диаграммы (столбцы: 1 — глубина; 2 — значения из- меренной активной составляющей электрической проводимости; 3 — значения кажущегося электрического сопротивления после введения поправок «за скин-эффект», «за скважину» и «за вмещающие»; 4 — данные двухзондового нейтрон-нейтронного каротажа; 5 — данные гамма-каротажа; 6 — кавернометрия). В обозначении зондов 10,5; 10,85; 11,26; 12,05 цифры означают длину каждого из них в метрах. Для анализа точности выделения пластов-коллекторов мы будем использовать дан- ные гамма-каротажа (ГК), двухзондового нейтрон-нейтронного каротажа (2ННК), а также данные кавернометрии (КМ). Для начала мы с помощью введения поправок исключим влияние искажающих факто- ров на величину каждого измерения. Это позволит утверждать, что исправленные таким об- разом данные зондирования против каждого пласта несут информацию только о нем самом и не зависят от параметров скважины или вмещающих пластов. И если введение поправки «за влияние скважины» или «за скин-эффект» производятся в этом случае без труда, то исключение влияния вмещающих пластов само по себе есть не- корректно поставленная по Адамару задача [1, 2, 4]. Это означает, что для того, чтобы иметь возможность рассматривать каждый пропла- сток как отдельный объект, нам следует факторизовать задачу. Для этого заметим, что измеряемая зондом кажущаяся проводимость σ� связана с ис- тинной (искомой) удельной проводимостью σ уравнением Фредгольма первого рода типа свертка: σ = σ −′ ′∫� ( ) ( ) ( ) L z g z z z dz , (1) где z — координата в цилиндрической системе координат; g — вертикальный геометричес- кий фактор зонда. Чтобы факторизовать задачу, мы представим каждую из функций в (1) в виде ряда Фурье: ( ) inz n n z e ∞ − =−∞ σ = σ∑� � , ( ) inz inx n n z x e e ∞ − =−∞ σ − = σ∑ , ( ) inx n n g x g e ∞ − =−∞ = ∑ , при этом учтем, что коэффициенты разложения nσ , nσ� , ng будут связаны соотношением: ∗ σ σ = � n n ng . (2) 19ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2018. № 1 Численное решение обратной задачи индукционного каротажа для тонкослоистых разрезов типа «рябчик» Решение представим в виде разложения с коэффициентами, рассчитанными по (2), заметив, что число членов ряда необходимо ограничить условием теоремы Котельникова [2], поскольку известная нам σ� определена дискретно со строго заданным шагом вдоль оси скважины (как правило, шаг записи данных каротажа составляет 0,1 или 0,2 м). Проанализируем полученные таким образом решения. Воспользуемся для сравнения коллекторских свойств вспомогательными методами КМ, ГК, 2ННК. Объект I (см. рис. 2) по ГК выделяется как однородный объект, но 2ННК и КМ одно- значно показывают его неоднородную структуру. Такому объекту следует присвоить статус «возможный рябчик». Объект II имеет явно тонкослоистую структуру, что подтверждается и по ГК, и по 2ННК, и по КМ. Этот объект имеет статус «рябчик». Оказывается, что после введения поправок «за скин-эффект», «за скважину» и «за вме- щающие» оба эти объекта хорошо расчленяются на маломощные пропластки различных геоэлектрических параметров и по 4ИК. Более того, для пропластков, которые по 2ННК, ГК и КМ значение Дс (реальный диа- метр скважины) приближается или равно значению Дном (номинальный диаметр скважи- ны)) выделяются как «подозрительные на коллектор» данные 4ИК показывают монотон- ную зависимость показаний зондов комплекса от его длины, что соответствует физическо- му содержанию понятия «пласт с проникновением». Следует заметить, что на примере объекта I становится очевидным, что и отбитие гра- ниц пластов при изучении «рябчиков» следует выполнять не по вспомогательным методам, таким как ГК, а по одному (самому малому) зонду комплекса электрометрии. Так, на рис. 2 отображены основные границы пластов, соответствующие точкам, в которых вторая произ- водная каротажной кривой зонда 0,5 м равна нулю после процедуры десятикратного сгла- живания [2]. Таким образом, основным результатом данной работы стало успешное создание алго- ритма решения обратной задачи индукционного каротажа в условиях тонкослоистого на- пластования и его численной реализации. ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Anderson B.I. Modeling and inversion methods for the interpretation of resistivity logging tool response. Delft: Delft Univ. Press, 2001. 377 с. 2. Миронцов Н.Л. Численное моделирование электрометрии скважин. Киев: Наук. думка, 2012. 224 с. 3. Довгий С.О., Євдощук М.І., Коржнєв М.М., Куліш Є.О., Курило М.М., Малахов І.М., Трофимчук О.М., Яковлєв Є.О. Енергетично-ресурсна складова розвитку України. Київ: Ніка-Центр, 2010. 263 с. 4. Страхов В.Н. О решении некорректных задач магнито- и гравиметрии, представляемых интегральным уравнением типа свертки. Физика Земли. 1967. № 4. С. 36–54. 5. Колосов А.Л. Прямые, смешанные и обратные задачи электрометрии скважин. Киев: Наук. думка, 1985. 196 с. 6. Самарcкий А.А. Введение в теорию разностных схем. Москва: Наука, 1971. 552 с. 7. Миронцов М.Л. Метод розв‘язання прямої та зворотної задачі електричного каротажу. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2007. № 2. С. 128—131. 8. Гомилко А.М., Савицкий О.А., Трофимчук А.Н. Методы суперпозиции, собственных функций и ортого- нальных многочленов в граничных задачах теории упругости и акустики. Киев: Наук. думка, 2016. 433 c. 20 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2018. № 1 Н.Л. Миронцов 9. Технология исследования нефтегазовых скважин на основе ВИКИЗ. Методическое руководство. Под. ред. М.И. Эпова, Ю.Н. Антонова. Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН. Изд-во СО РАН, 2000. 270 c. 10. Миронцов Н.Л. Метод распознавания "ошибочных" коллекторов и коллекторов остаточного нефтенасы- щения при геофизическом исследовании скважин. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2012. № 4. С. 100—105. 11. Миронцов Н.Л. Эффективный метод исследования сложнопостроенных анизотропных пластов-кол- лек торов в терригенных разрезах. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2012. № 5. C. 119—125. 12. Єгурнова М.Г., Зайковський М.Я., Заворотько Я.М., Цьоха О.Г., Кнішман О.Ш., Муляр П.М., Дем’я- нен ко І.І. Нафтогазоперспективні об’єкти України. Нафтогазоносність та особливості літогеофізичної будуви відкладів нижнього карбону і девону Дніпровсько–Донецької западини. Київ: Наук. думка, 2005. 196 с. 13. Миронцов Н.Л. Новый принцип многозондового электрического каротажа. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2010. № 6. С. 103—106. 14. Миронцов Н.Л. Импульсный боковой каротаж с повышенным пространственным разрешением. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2010. № 5. С. 120—122. 15. Myrontsov N. Method for improving the spatial resolution of resistivity logging. Геофиз. журн. 2010. №4. С. 119—121. Поступило в редакцию 19.09.2017 REFERENCES 1. Anderson, B. I. (2001). Modeling and inversion methods for the interpretation of resistivity logging tool re- sponse. Delft: Delft University Press. 2. Myrontsov, M. L. (2012). Numerical modeling of electrometry in wells. Kyiv: Naukova Dumka (in Russian). 3. Dovgiy, S. O., Yevdoschuk, M. I., Korjnev, M. M., Kulish, Ye. O., Kurilo, M. M., Malakhov, I. M., Trofimchuk, O. M. & Yakovlev, Ye. O. (2010). Energy resource component of Ukraine's development. Kiev: Nika-Center (in Ukrainian). 4. Strakhov, V. N. (1967). On the solution of ill-posed problems of magneto- and gravimetry, represented by an integral equation of convolution type. Physics of the Earth. No. 4, pp. 36-54 (in Russian). 5. Kolosov, A. L. (1985). Direct, mixed and inverse problems of well electrometry. Kiev: Naukova Dumka (in Russian). 6. Samarskii, A. A. (1971) Introduction to the theory of difference schemes. Moscow: Science (in Russian). 7. Myrontsov, M. L. (2007). Method of solving the direct and inverse problems of electric logging. Dopov. Nac. akad. nauk. Ukr., No. 2, pp. 128-131 (in Ukrainian). 8. Gomilko, A. M., Savitsky, O. A. & Trofimchuk, A. N. (2016). Methods of superposition, eigenfunctions and orthogonal polynomials in boundary value problems in the theory of elasticity and acoustics. Kyiv: Naukova Dumka (in Russian). 9. Epov, M. I. & Antonov, Yu. N. (Eds.). (2000). Technology of exploration of oil and gas wells based on VIKIZ. Methodical direction. Novosibirsk: Publishing House of SB RAS (in Russian). 10. Myrontsov, M. L. (2012). Investigation method for “wrong” formations and the relict oil content under the well logging. Dopov. Nac. akad. nauk. Ukr., No. 4, pp. 100-105 (in Russian). 11. Myrontsov, M. L. (2012). Efficient investigation method for complex structures and anisotropic formations in clastic deposits. Dopov. Nac. akad. nauk. Ukr., No. 5, pp. 119-125 (in Russian). 12. Yegurnova, M. G, Zaikovsky, M. Ya., Zavorotko, Y. M., Tsoha, O. G., Knishman, O. Sh., Mulyr, P. M. & De- myanenko, I. I. (2005). Oil and gas prospecting facilities of Ukraine. Oil-gas content and features of litho- geophysical construction of deposits of the lower Carboniferous and Devonian of the Dnipro-Donets depres- sion. Kyiv: Naukova Dumka (in Ukrainian). 13. Myrontsov, M. L. (2010). A new principle of multiprobe electric logging. Dopov. Nac. akad. nauk. Ukr., No. 6, pp. 103-106 (in Russian). 14. Myrontsov, M. L. (2010). Pulse lateral logging with high spatial resolution. Dopov. Nac. akad. nauk. Ukr., No. 5, pp. 120-122 (in Russian). 15. Myrontsov, N. L. (2007). A quick method of solving the inverse problem of induction logging. Geophys. J., No. 5, pp. 128-131 (in Ukrainian). Received 19.09.2017 21ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2018. № 1 Численное решение обратной задачи индукционного каротажа для тонкослоистых разрезов типа «рябчик» М. Л. Миронцов Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України, Київ E-mail: myrontsov@ukr.net ЧИСЛОВЕ РОЗВ’ЯЗАННЯ ОБЕРНЕНОЇ ЗАДАЧІ ІНДУКЦІЙНОГО КАРОТАЖУ ДЛЯ ТОНКОШАРУВАТИХ РОЗРІЗІВ ТИПУ «РЯБЧИК» Розглянуто особливості числового розв’язання оберненої нестійкої задачі електрометрії свердловин на нафту і газ для тонкошаруватих розрізів типу «рябчик». Показано, що створений і реалізований у число- вому вигляді алгоритм для чотиризондового індукційного низькочастотного каротажу дозволяє роз в’я зу- вати якісно і кількісно точно обернену задачу (в межах допустимої похибки). Ключові слова: обернена задача, електрометрія свердловин, індукційний каротаж. M. L. Myrontsov Institute of Telecommunications and Global Information Space of the NAS of Ukraine, Kiev E-mail: myrontsov@ukr.net NUMERICAL SOLUTION OF THE INVERSE INDUCTION LOGGING PROBLEM FOR THIN-LAYERED SECTIONS (“GROUSE”-TYPE) The features of a numerical solution of the inverse unstable problem for the electrometry of oil and gas wells for thin-layered sections ("grouse"-type) are considered. It is shown that the created and developed algorithm for the four-probe induction low-frequency logging allows one to solve the inverse problem. Keywords: inverse problem, electrometry in wells, induction logging.