ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗМЕРЕНИЙ И ОБРАБОТКИ ВОЛНОВОГО АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА В ОТКРЫТЫХ И ОБСАЖЕННЫХ СТВОЛАХ СКВАЖИН
advertisement
Геофизика 2.2017 УДК 550.834 ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗМЕРЕНИЙ И ОБРАБОТКИ ВОЛНОВОГО АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА В ОТКРЫТЫХ И ОБСАЖЕННЫХ СТВОЛАХ СКВАЖИН В.И. Рыжков 1, С.В. Добрынин 2, А.В. Городнов 1, В.Н. Черноглазов 1, А.В. Шубин 1, В.И. Логовской 3 РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина. 119991, Россия, г. Москва, Ленинский проспект, 65/1; e-mail: ryzhkov@gubkin.ru ООО «НПП ГЕТЭК». 119331, Россия, г. Москва, а/я 27; e-mail: kamerton@getek.ru 3 Саратовская область, Саратовский район, пос. Новогусельский, ул. Садовая, 20; e-mail: logov51@mail.ru 1 2 Аннотация. В статье приведены результаты сравнительного анализа аппаратуры и алгоритмов, применяемых для регистрации и обработки данных волнового акустического каротажа. Авторам были доступны замеры зондов следующих производителей: XMAC (Baker Hughes), Sonic Scanner и DSI (Schlumberger), MPAL (CPL, Китай), АВАК-11 («Нефтегазгеофизика», Тверь, Россия), – полученные в одних и тех же скважинах (как обсаженных, так и необсаженных). Сравнивались результаты обработки, выполненной сервисными компаниями и авторами в ПО «Камертон» (НПП ГЕТЭК). Оценка качества данных проводилась на основе комплексной интерпретации данных ГИС и ПГИ и петроупругого моделирования. Ключевые слова. Широкополосный многоканальный акустический каротаж, монопольный и дипольный источник, продольная и поперечная волна, волна Стоунли, анизотропия, трещиноватость, петроупругое моделирование. THE CHOICE OF OPTIMAL TECHNOLOGY OF MEASUREMENT AND PROCESSING OF BOREHOLE ACOUSTIC DATA IN OPEN AND CASED WELLS V.I. Ryzhkov 1, S.V. Dobrynin 2, A.V. Gorodnov 1, V.N. Chernoglazov 1, A.V. Shubin 1, V.I. Logovskoi 3 Gubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University). 65/1, Leninsky prospekt, 119991, Moscow, Russia; e-mail: ryzhkov@gubkin.ru 2 NPP GETEK LLC. p/b 27, 119331, Moscow, Russia; e-mail: kamerton@getek.ru 3 20, Sadovaya str, poselok Novoguselsky, Saratovkaya oblast; e-mail: logov51@mail.ru 1 Abstract. The article presents the results of a comparative analysis of the tools and processing algorithms used for borehole sonic. The authors have studied acoustic data obtained in the same wells (both open and cased) by the following manufacturers: XMAC («Baker Hughes»), Sonic Scanner and DSI («Schlumberger»), MPAL («CPL», China), AVAK-11 («Neftegazgeofizika», Tver, Russia). The processing results done by service companies and by authors have been analyzed. Data quality assessment was conducted on the basis of integrated interpretation of log and core data and rock physics modeling. Key words. Multi-channel acoustic logging, the monopole and dipole transmitter, P- and S-waves, Stoneley wave, anisotropy, fractures, rock physics modeling. ВВЕДЕНИЕ. Появление многоканальных акустических зондов, с одной стороны, позволило существенно повысить точность измерений кинематических и динамических параметров волн разных типов, а с другой стороны, дало возможность изучения трещинной пористости и проницаемости пород как в обсаженных, так и в необсаженных скважинах. Данные о направлении и степени открытости трещин востребованы специалистами нефтяных компаний для целей оптимизации разработки месторождений нефти и газа, контроля гидроразрыва пласта и т.д. Многоканальный широкополосный акустический каротаж (ВАК), наряду с плотностным каротажем, является одним из важнейших (базовых) методов ГИС для количественной интерпретации 3Dсейсмических данных. Использование достоверных данных о скоростях продольных и поперечных волн позволяет повысить качество акустической и упругой инверсий сейсмических данных, выполнять петроупругое моделирование, осуществлять прогноз литологии и коллекторских свойств в межскважинном пространстве. При этом методика проведения и обра- 2 ботки ГИС для петрофизического обеспечения сейсморазведки существенно отличается от обычных исследований – каротаж должен проводиться не только в интервале целевых пластов, а по значительно более протяженному интервалу разреза, включающему не только коллекторы, но и вмещающие породы. В России используется различная аппаратура как отечественного, так и иностранного производства. Скважинные приборы имеют отличающиеся технические параметры как по набору используемых акустических зондов, так и по амплитудно-частотным характеристикам. При этом наличие у исполнителя работ современной аппаратуры следует рассматривать как необходимое, но недостаточное условие получения качественных результатов. Большое значение имеет обработка и интерпретация данных ВАК, то есть уровень программного обеспечения и квалификация интерпретатора. Авторы накопили большой опыт в работе с материалами ВАК. Однако только сейчас представился случай проанализировать данные ВАК, полученные различными исполнителями в одних и тех же сква- 2.2017 жинах. В статье сделана попытка комплексно рассмотреть все составляющие технологии ВАК1. Принципы действия и характеристики аппаратуры ВАК Волновой акустический каротаж (ВАК) – метод геофизических исследований скважин, основанный на регистрации упругих колебаний, распространяющихся в околоскважинном пространстве с разными скоростями. Регистрируют несколько типов полезных волн: продольные, поперечные волны, волны Стоунли, а также волны-помехи (например, волна, распространяющаяся по колонне). В настоящее время для проведения ВАК применяются многоканальные (минимум восемь приемников) измерительные зонды, в которых расстояние от излучателя до ближнего приемника составляет 2,7–3,6 м, а расстояния между приемниками 0,1524 м (полфута). Трех- и четырехэлементные приборы следует рассматривать как устаревшие. Различают два вида излучателей: монопольный и дипольный. Монопольный источник, представляющий собой пьезокерамический цилиндр, предназначен для возбуждения P-, S-волн и волн Стоунли, интерферирующих друг с другом. При этом в низкоскоростных разрезах поперечная волна не образуется, а для образования волны Стоунли необходима низкая частота. Дипольный источник, как правило, представляет собой пьезокерамическую пластину, что позволяет возбуждать поляризованные изгибные (� flexural������������������������������������� �������������������������������������������� ) волны. Изгибные волны имеют дисперсионную природу, и только на низких (до 1–3 кГц, в зависимости от породы) частотах их скорость соответствует скорости поперечной волны (рис. 1). Ключевым моментом для образования волны является отношение ее длины к диаметру скважины. Собственная частота монопольных колебаний излучателей составляет 10–12 кГц для продольных волн, около Геофизика 2 кГц – для волн Стоунли, в дипольных излучателях 1–3 кГц. Диаметр приборов около 90 мм, диаметр обслуживаемых скважин – 100–600 мм. Термобарические характеристики скважинных приборов стандартные: 177 градусов Цельсия и 138 МПа. Незначительная разница имеется только в конструктивных особенностях элементов зондов и в ширине полосы частот источников и приемников. В рамках данной работы анализировались акустические данные, полученные пятью типами аппаратуры: АВАК-11, ХМАС, DSI, SS, MPAL. Прибор АВАК-11 производства «Нефтегазгеофизики» (Россия) содержит в монопольной секции три монопольных излучателя (10–30 кГц, 5–12 кГц и 2–5 кГц) и два скважинных приемника, в дипольной секции – два ортогонально расположенных низкочастотных излучателя (3–6 кГц) в сочетании с двумя приемниками. Положение дипольных источников Х и Y совпадает. Форма сигнала дипольных источников – короткий импульсный. Прибор ХМАС производства Baker Hug��������� h�������� es. Прибор включает две секции: монопольную и дипольную. В монопольной секции – один низкочастотный излучатель (0,5–15 кГц) и восемь скважинных приемников. В дипольной секции – два ортогонально направленных низкочастотных излучателя (1–3 кГц) и восемь пар направленных приемников. Положение дипольных источников Х и Y совпадает. Форма сигнала дипольных источников – короткий импульсный. Прибор DSI производства Schlumberger�������� �������������������� . В приборе в монопольной секции используются два низкочастотных излучателя (0,5–15 кГц и 0,5–3 кГц) и восемь скважинных приемников, в дипольной секции – два ортогонально расположенных низкочастотных излучателя (1–3 кГц) в сочетании с восемью парами направленных приемников. Ортогональные дипольные источники Х и Y смещены относительно Рис. 1 Скорости дисперсионных волн для высокоскоростной (слева) и низкоскоростной (справа) породы [5] 1 В статье рассмотрена технология ВАК для приборов на кабеле. Каротаж в процессе бурения имеет свою специфику и здесь не рассматривается. 3 Геофизика 2.2017 друг друга на 0,1524 м. Форма сигнала дипольных источников – короткий импульсный. Прибор Sonic Scanner (SS) производства�������� �������������������� Schlumberger. В ���������������������������������������� приборе в монопольной секции используются два низкочастотных излучателя (0,5–15 кГц и 0,5–3 кГц) и 13 скважинных приемников, в дипольной секции – два ортогонально расположенных низкочастотных излучателя (1–3 кГц) в сочетании с 13 приемниками. Ортогональные дипольные источники Х и Y смещены относительно друг друга на 0,3048 м. Форма сигнала дипольных источников – длинный вибрационный (CHIRP). Есть возможность возбуждения импульсного сигнала. Прибор MPAL производства CPL (Китай). В приборе использованы: в монопольной секции – один низкочастотный излучатель (0,5–15 кГц) и восемь скважинных приемников, в дипольной секции – два ортогонально расположенных низкочастотных излучателя (1–4 кГц) в сочетании с восемью приемниками. Положение ортогональных дипольных источников Х и Y совпадает. Форма сигнала дипольных источников – короткий импульсный. В отличие от зондов ХМАС и MPAL ортогональные дипольные источники Х и Y в зондах DSI и SS расположены со смещением друг относительно друга. Это накладывает ограничение на собственное вращение прибора при регистрации (по собственной инструкции Schlumberger не допускается запись зондом DSI с вращением более одного оборота на 10 м подъема). Превышение скорости вращения прибора приводит к существенным ошибкам определения азимута трещин. В зонде АВАК-11 реализована 2-канальная система регистрации продольных и кросс-дипольных измерений, что не позволяет использовать статистические способы повышения точности измерений. Анализ спектра колебаний дипольных источников АВАК-11 показал сильное отличие от зарубежных аналогов (11–12 кГц против 3–4 кГц). Это не позволяет их отнести к классическому типу диполей, используемых в импортных приборах. Основным преимуществом исследований ВАК перед электроакустическими сканерами является глубинность исследований: более 1 м для ВАК и 1–2 см для сканеров. Технология обработки целевых волн многоканального акустического каротажа Регистрируемое при измерениях ВАК волновое поле носит сложный интерференционный характер (рис. 2). Выделение волн разных типов требует специального программного обеспечения и высокой квалификации интерпретатора. Однако заказчик работ, как правило, не запрашивает волновые поля ВАК и пользуется только результатами обработки исполнителя в LAS-формате. Оценить качество регистрируемых данных в этом случае не представляется возможным, причем даже в случае хорошего качества волновых полей неквалифицированная «полуавтоматическая» обработка может привести к получению некондиционных оценок упругих свойств. Если поискать аналогию из опыта сейсморазведки, 4 то это означает, что заказчик довольствуется только результатами корреляции отражающих горизонтов, не запрашивая у сервисной компании временные разрезы. Отсутствие исходных волновых полей у заказчика работ делает невозможным последующую переобработку данных ВАК. Многоканальные наблюдения позволяют применить известные в сейсморазведке подходы для выделения волн и анализа их характеристик. Важной особенностью является статистическое накапливание измерений и повышение за счет этого их точности. Схема накапливания приведена на рис. 3. Очевидно, что при постоянном движении зонда один и тот же минимальный интервал наблюдений (расстояние между приемниками) перекрывается 2*(N-1) раз, где N – число приемников в зонде. Зарегистрированные данные сортируются соответствующим образом, чтобы получить весь набор dt для каждого интервала измерений. Полученные данные подвергаются статистической обработке с целью получения наиболее надежной оценки. При этом компенсируется влияние каверн, перекоса зонда в скважине и других факторов. Для реализации данной схемы необходимо фазовое прослеживание основных типов волн с точностью менее шага дискретизации с последующей статистической обработкой. Такой подход, реализованный, например, в ПО «Камертон», позволяет осуществлять непосредственный авторский визуальный контроль полуавтоматической идентификации целевой фазы волны. Другим способом расчета скоростей (медленностей) является анализ спектров скоростей по критерию подобия при разнонаправленном суммировании. В результате расчетов получаются оценки скоростей всех регулярных волн, присутствующих на волновой картине, позволяющие визуально оценить степень разрешенности волн и качество волновой картины. Данный способ предполагает большую автоматизацию процесса. По мнению авторов, применение фазового прослеживания с последующей статистической обработкой интервальных времен обладает более высокой помехоустойчивостью и точностью, хотя и требует более высокой квалификации специалистов и большего времени на интерпретацию. Важнейшей задачей приложения волновой акустики является изучение анизотропии скоростей поперечных волн в горных породах в акустическом диапазоне частот, которая обусловлена четырьмя основными причинами: 1. Существование в среде естественных азимутально-ориентированных горизонтальных напряжений. 2. Присутствие ориентированной субвертикальной трещиноватости. 3. Овализация ствола скважины. 4. Наклонное залегание пластов с углами более 25 градусов. Существование в среде естественных азимутально-ориентированных горизонтальных напряжений вызывает расщепление поперечной волны на быструю (поляризация направлена соосно вектору 2.2017 Геофизика Рис. 2 Пример волнового поля многоканального акустического зонда с монопольным источником. Слева – 1-й канал, справа – восемь каналов максимального стресса) и медленную (поляризация направлена соосно вектору минимального стресса) волны. Коэффициент анизотропии поперечных волн для такого случая (определяемый как разность скоростей быстрой и медленной волн по отношению к быстрой, выражаемый в процентах) в основном колеблется в интервале невысоких значений (1–3%). Аналогичный механизм расщепления поперечных волн характерен и для пород с субвертикальной ориентированной трещиноватостью. При этом быстрая поперечная волна поляризована параллельно направлению преобладающей трещиноватости, а медленная поперечная волна – перпендикулярно трещиноватости. Методика определения трещиноватости, основанная на расщеплении поперечных волн, была разработана в 1980–1990-е годы и в настоящее время подтверждена огромным количеством скважинных экспериментов, подкрепленных результатами анализа керна, материалами акустических и электрических сканеров. Коэффициент анизотропии в этом случае может достигать достаточно высоких значений (5–20%). Третья причина напрямую связана с овализацией (или желобообразованием) ствола скважины, которая возникает при существовании анизотропии поля напряжений. Овализация ствола скважины вызывает существенное (пропорционально большой и малой осям овала) завышение расчетного коэффициента анизотропии скоростей поперечных волн и вносит значительные погрешности в результаты расчетов. Для получения истинных значений необходимо применение специальной методики компенсации, которая позволяет отделить техногенную анизотропию, обусловленную сложной формой ствола (желоба), от интервалов развития субвертикальной трещиноватости. Четвертая причина связана с наклонным залеганием тонкослоистых (толщина менее 1 м) пластов с углами более 25 градусов. Такой же эффект будет получен в случае наклонной или горизонтальной скважины. Проведенное моделирование [1] позволило численно оценить влияние наклона пластов на возникающую анизотропию (квазианизотропию) скоростей поперечных волн. Значение коэффициен- Рис. 3 Схема перекрытий при наблюдениях 8-канальным зондом 5 Геофизика 2.2017 та анизотропии зависит в этом случае от угла наклона пластов и характера слоистости. В целом, благодаря направленным дипольным источникам, выявлять интервалы с присутствием азимутальной анизотропии, в принципе, несложно. Даже на этапе анализа исходных данных существуют прямые качественные признаки изотропного и анизотропного интервала – появление на побочных компонентах XY и YX значимой энергии при отклонении части энергии от главной компоненты за счет упорядочения среды (рис. 4). Для определения преимущественного направления плоскостей субвертикальных трещин обычно используется модификация метода Алфорда [4], основанная на вращении поляризации поперечной волны путем преобразования зарегистрированных полей до наилучшего разделения быстрой и медленной волн. Оценка кинематических и динамических параметров волн Стоунли дает возможность выделить проницаемые интервалы и определить текущую проницаемость коллектора. Необходимо отметить, что информацию о проницаемости породы по кинематике можно получить только на частотах 1–2 кГц, при этом применение динамического анализа часто сильно затруднено влиянием состояния ствола сква- жины. Методика определения текущей проницаемости базируется на различиях в кинематике реальной и модельной, которая рассчитывается для идеально упругой среды волн Стоунли [3]. Таким образом, обработку всех регистрируемых полей современной аппаратурой ВАК можно свести к девяти основным этапам. Конвертация всех волновых полей из формата станции во внутренний формат системы с присвоением геометрии наблюдений и учетом коэффициентов усиления. Подбор оптимальной частотной фильтрации для выделения всех целевых волн. Фазовое прослеживание целевых волн в сочетании со статистической обработкой для получения корректных интервальных времен. Разделение быстрой и медленной поперечных волн с учетом данных об ориентации прибора на основе вращения Алфорда. Расчет величины коэффициента анизотропии с вычислением магнитного азимута быстрой волны. Компенсация величины азимутальной анизотропии за форму ствола скважины (желоба). Расчет текущей проницаемости на основе скоростей волн Стоунли. Расчет механических свойств. Оценка величины трещинной пористости в рамках теории эффективных сред [1, 2]. Рис. 4 Обработка данных многокомпонентного акустического каротажа в ПО «Камертон». Слева направо: пикинг первых вступлений, спектры скоростей, главная и побочная компоненты на 1-м канале 6 2.2017 Методика сравнения данных ВАК различных сервисных компаний Для оценки качества данных ВАК авторам были доступны материалы восьми скважин, расположенных в Ненецком АО, Оренбургской области и в Республике Башкортостан. В них был проведен каротаж следующей аппаратурой: ХМАС, SS , DSI, АВАК-11, MPAL. В определенных заранее интервалах скважин, в одних и тех же условиях проводились замеры 2–3 различными зондами. Работы были проведены как в открытом, так и в обсаженном стволе скважин. Геолого-технические условия проведения сравнительных замеров различной аппаратурой ВАК в открытом стволе скважин характеризовались наличием значительных зон кавернозности и овализации ствола, что сильно сказывалось на качестве первичного материала акустического каротажа. На начальном этапе проводился качественный анализ волновых полей с точки зрения присутствия шумов различной природы (рис. 5), а также оценивалось соотношение сигнал/помеха. Затем оценивались теснота связи скоростей продольных и поперечных волн, соответствие замеров и теоретических трендов, физическая обоснованность получаемых значений Vp����������������������������������� ������������������������������������� /���������������������������������� Vs�������������������������������� , соответствие модельных и измеренных скоростей, а также связь литологических свойств и скоростей волн. Предварительно, как основа для последующего петроупругого моделирования, выполнялась комплексная интерпретация данных ГИС. Расчет литологического состава пород и их общей пористости выполнялся в системе «Камертон» способом решения обратной задачи по показаниям методов ГИС. Решение основано на зависимости показаний мето- Геофизика дов от объемного содержания флюида и литологии пород в зоне исследования. Для решения недоопределенной системы уравнений используется метод нелинейной оптимизации (метод Нелдера – Мида). Для шести скважин была принята модель породы, состоящая из следующих компонент: глинистость, известняк, доломит, ангидрит, пористость. Для двух скважин – глинистость, известняк, доломит, кварц, пористость. Результатом являлись непрерывные объемные модели, содержащие минеральные компоненты и пористость. Затем для всех скважин были рассчитаны модельные скорости на основе метода Xu-Payne [6]. Метод Xu-Payne, широко используемый для карбонатных коллекторов, работает следующим образом: на первом этапе определяют упругие свойства скелета, используя законы смешивания Войгт – Реусс – Хилл и объемную литологическую модель. Затем рассчитывают упругие свойства сухой породы, применив одну из моделей теории эффективных сред – модель включений. Для учета геометрии порового пространства горных пород используется аспектное отношение. На последнем этапе поры породы заполняются флюидом согласно уравнению Гассмана. Для каждого вида измерения (прибора) рассмотрено два вида обработки: исходная, предоставленная сервисной компанией, и авторская в ПО «Камертон». Анализ всех наборов данных (тип зонда/ компания-обработчик) заключается в следующем. Для каждого набора данных визуализируются: 1. Измеренные данные Vp, Vs, Vp/Vs одновременно с теоретическими расчетами и результатами интерпретации (объемная модель, пористость) (рис. 6). Рис. 5 Пример волнового поля от монопольного источника в интервалах затяжек из-за длины связки (слева) и в интервале сильного «размыва ствола» (справа) 7 Геофизика 2.2017 Рис. 6 Сопоставление скоростей упругих волн (зонд SS). Слева направо: скорость продольных волн, скорость поперечных волн (обработка: Schlumberger – синий, ГЕТЭК – зеленый), модельная скорость продольных волн, поперечных волн (красный), Vp/Vs (Schlumberger – синий, ГЕТЭК – зеленый), пористость, литологическая модель (синий – доломит, серый – кальцит, зеленый – глина) 2. Строится кросс-плот Vp-Vs, цвет точек – содержание доломита. 3. Строится кросс-плот Vp-Vs, цвет точек – пористость (рис. 7). Затем количественно оцениваются теснота связи скоростей продольных и поперечных волн, вероятность выделения литотипа «доломит» в поле упругих свойств Vp/Vs-продольный импеданс и соответствие модельных и измеренных скоростей. Полученные оценки приведены на рис. 8 и в табл. 1. При подготовке заключения об эффективности того или иного акустического зонда или способа обработки волновых полей авторы принимали во внимание, что качество полученных результатов, помимо прибора и интерпретатора, будет зависеть еще от двух факторов: влияния скважины и геологических свойств разреза. Из табл. 1 видно, что присутствуют скважины с очень хорошей корреляцией Vp 8 и Vs (5, 7, 8), но есть и скважины, где выделение поперечной волны затруднено: скв. 3. Причем это касается зондов различных типов. Результаты Анализ технологий измерений и обработки волнового акустического каротажа для оценки скоростей продольной и поперечной волны Проведенные подробные исследования качества обоих скоростей (Vp и Vs) в рамках петроупругого моделирования позволили сформулировать выводы. 1. Зонд АВАК-11 показал самые плохие результаты как с точки зрения качественных, так и количественных оценок. Если в ряде благоприятных случаев качество определения скорости продольной волны вполне сопоставимо с западными зондами, то качество оценки скорости поперечной волны низкое практически во всех случаях. Переобработка 2.2017 Геофизика Рис. 7 Кросс-плоты Vp/Vs-продольный импеданс для различных зондов и способов обработки (скважина 3). Цвет точек: слева – содержание доломита, справа – пористость. Шифр графиков: компания-обработчик данных – название зонда 9 Геофизика 2.2017 ведки данными этих зондов в задаче прогноза доломита можно считать достаточным для всех скважин. Практически во всех случаях возможен прогноз пористости в доломите. Обработка компании «ГЕТЭК» оказалась несколько лучше, чем обработка компании Schlumberger, особенно в «сложных» скважинах. Зонд может применяться для решения различных задач при контроле результатов обработки со стороны заказчика. 3. Зонд XMAC компании Baker Hughes показал очень хорошие результаты в скв. 7 и 8. Обработка компании «ГЕТЭК» и сервисной компании сопоставимы в скв. 7 и лучше в скв. 8. К сожалению, сравнить эти результаты с другими зондами в этих скважинах не удалось. 4. Зонд MPAL компании CPL (Китай). При хорошем качестве регистрируемого волнового поля качество обработки сервисной компании является некондиционным. Обработка в компании «ГЕТЭК» позволила получить точность, сопоставимую с обработкой Schlumberger зонда SS. Данный зонд можно рекомендовать для регистрации данных, однако обработка в «родном» ПО приводит к существенным ошибкам определений. Рис. 8 Результаты количественной оценки волновых полей ВАК. А – коэффициент корреляции (R2) между Vp и Vs; Б – вероятность выделения литотипа «доломит» на кросс-плоте Vp/Vs–продольный импеданс. Подписи данных: «Модель» – получено по данным петроупругого моделирования, «АВАК» – обработка зонда АВАК сервисной компанией, остальные – «название зонда – компания-обработчик» данных АВАК-11 в компании «НПП ГЕТЭК» не привела к улучшению качества результатов. Данный зонд может применяться только в благоприятных условиях (ствол скважины без осложнений, простая геология). 2. Зонды DSI и SS компании Schlumberger. Зонды показали «очень хорошие» и «хорошие результаты» во всех скважинах. Обеспечение сейсмораз- Анализ технологий измерений и обработки волнового акустического каротажа для оценки анизотропии среды (рис. 9) Проведенные сравнительные анализы расчетов коэффициентов анизотропии в разных условиях позволили сформулировать следующие выводы. 1. Зонд АВАК-11 показал самые плохие результаты. Сравнительная оценка с результатами интерпретации многоканальной аппаратуры SS и MPAL (и сканерами FMI) показала завышение оценок коэффициента анизотропии и отсутствие корреляции с другими зондами (рис. 9, окно 13). Переобработка данных АВАК-11 в компании «ГЕТЭК» не привела к улучшению качества результатов при прогнозе трещиноватых интервалов. Данный зонд не рекомендуется к применению в задачах прогноза интервалов развития субвертикальных трещин и мониторинге работ ГРП. 2. Зонды DSI и SS компании Schlumberger. Волновая картина, регистрируемая зондом DSI в обсаженных стволах двух скважин, сильно зашумлена. Сопоставление исходных и модельных скоростей P- и S-волн Приведены коэффициенты корреляции. Красным цветом выделен лучший результат для скважины, черным – худший 10 Таблица 1 2.2017 Геофизика Рис. 9 Сводный планшет результатов обработки монопольной и дипольной акустики 11 Геофизика 2.2017 Выявлен брак работы секции ориентации. Зонд SS в целом по качеству целевых волновых полей показал удовлетворительные результаты во всех скважинах. Данный зонд можно рекомендовать к использованию (в открытых и обсаженных стволах) с коротким импульсным сигналом на кросс-диполях для прогноза интервалов развития трещиноватых коллекторов и изучения напряженного состояния среды. Овализация ствола скважин может являться причиной необоснованно завышенных оценок коэффициента анизотропии. Использование стандартного (Schlumberger) подхода к изучению азимутальной анизотропии без учета фактора желобообразования может привести к выделению «ложных» интервалов развития вертикальных трещин (рис. 9, окно 12). В компании «ГЕТЭК» разработан способ компенсации величины коэффициента анизотропии, который позволяет разделить факторы, приводящие к эффекту анизотропии: влияние желобов или наличие субвертикальной трещиноватости (рис. 9, окна 9 и 10). 3. Зонд XMAC компании Baker Hughes (BH) показал в целом хорошие результаты по качеству целевых полей в обеих скв. 7 и 8. Однако, как и в случае с обработкой Schlumbеrger, обработка компании «ГЕТЭК» и сервисной компании BH сопоставимы только в интервалах отсутствия желобов в стволах скважин. Кривая дифференциальная азимутального анализа ВН осложнена большим количеством выбросов за счет желобо-образования и не позволяет однозначно идентифицировать трещиноватые интервалы. Использование стандартного подхода BH к изучению азимутальной анизотропии без учета фактора желобообразования может привести к выделению «ложных» интервалов развития вертикальных трещин. Данный зонд можно рекомендовать к использованию (в открытых и обсаженных стволах). 4. Зонд MPAL компании CPL (Китай). При достаточно хорошем качестве регистрируемых волновых полей от кросс-дипольного источника (хотя на несколько завышенных частотах около 3 кГц) качество обработки китайской сервисной компании является некондиционным даже в области оценок скоростей. Ее азимутальная обработка содержит много «ложных» аномалий коэффициентов анизотропии и не позволяет делать однозначный прогноз трещиноватых интервалов. Переобработка данных в компании «ГЕТЭК» позволила получить результат, сопоставимый с зондом SS. Зонд MPAL можно рекомендовать к регистрации (в открытых и обсаженных стволах). «Родное» ПО недоработано. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. По результатам анализа данных, полученных аппаратурой ВАК различных производителей, были выработаны следующие рекомендации. 1. В обсаженных стволах «старого фонда» скважин при планировании выполнения работ по исследованию ВАК необходимо предварительно проводить исследование акустической цементометрии, по результатам которой принимать решение о целесообразности выполнения замера методом ВАК. Это связано с проблемой выделения и интерпрета- 12 ции продольной волны, существенно осложненной высокоамплитудной волной, распространяющейся по стальной колонне. При этом интерпретация поперечных волн, полученных от кросс-дипольного источника, возможна. В интервалах двойной колонны замер ВАК нецелесообразен. Рекомендуется применять три вида аппаратуры: ХМАС (без ограничений), SS���������������������������������������������� (рекомендуется применение зонда SS в импульсном режиме вместо стандартно используемого вибрационного (CHIRP) режима) и �������������������� MPAL���������������� – для регистрации колебаний и обработки данных в другом ПО. 2. В интервалах открытого ствола при отсутствии размытости ствола (каверны, желоба) можно использовать прибор АВАК-11 для задач определения скоростей продольных волн. Применение этого зонда для выделения зон развития трещин не рекомендуется. В открытом стволе рекомендуются к применению три вида: ХМАС, SS и MPAL. 3. При наличии значимого желобообразования при бурении не использовать подрядчиками длинных связок приборов, включающих, кроме кроссдипольного каротажа, еще один или несколько прижимных приборов типа FMI и т.д. Это необходимая мера для снижения опасности обрыва длинных связок аппаратуры и повышения качества всего каротажа в целом. Рекомендуется включить в граф обработки кросс-дипольного каротажа процедуру компенсации азимутальной анизотропии за ствол скважины. 4. При планировании работ по кросс-дипольному каротажу в низкоскоростных (неконсолидированных) литологических формациях иметь в виду наличие физического ограничения на получение информации о скоростях поперечных волн. Длина волны от дипольного источника должна быть больше трех диаметров скважины. 5. Включить в граф обработки ВАК оперативный расчет текущей проницаемости по волнам Стоунли для своевременного выбора оптимальных (с точки зрения промышленного дебита) интервалов и корректного испытания потенциально перспективных трещиноватых зон. ЛИТЕРАТУРА 1. Баюк И.О., Рыжков В.И. Определение параметров трещин и пор карбонатных коллекторов по данным волнового акустического каротажа // Технологии сейсморазведки. 2010. №3. С. 32–42. 2. Баюк И.О. и др. Математическое моделирование анизотропных эффективных упругих свойств карбонатных коллекторов сложного строения // Технологии сейсморазведки. 2012. №3. С. 42–55. 3. Добрынин С.В., Стенин А.В. Оценка проницаемости и динамической пористости по данным широкополосного акустического каротажа // НТВ «Каротажник». Тверь: Изд. АИС, 2008. №4. С. 169. 4. Alford R.M. Shear data in the presence of azimuthal anisotropy: Dilley, Texas // SEG Technical Program Expanded Abstracts 1986. – Society of Exploration Geophysicists, 1986. P. 476–479. 5. Tang X.M., Li C., Patterson D.J. A curve-fitting technique for determining dispersion characteristics of guided elastic waves // Geophysics. 2010. Vol. 75. №3. P. E153–E160. 6. Xu S., Payne M.A. Modeling elastic properties in carbonate rocks // The Leading Edge. 2009. Vol. 28. №1. P. 66–74. 2.2017 REFERENCES 1. Bayuk IO, Ryzhkov VI. Opredelenie parametrov treshchin i por karbonatnyh kollektorov po dannym volnovogo akusticheskogo karotazha. Tehnologii sejsmorazvedki. 2010; (3): 32–42 (in Russian). 2. Bayuk IO et al. Matematicheskoe modelirovanie anizotropnyh jeffektivnyh uprugih svojstv karbonatnyh kollektorov slozhnogo stroenija [Mathematical modeling of anisotropic effective elastic properties of carbonate reservoirs of complex structure]. Tehnologii sejsmorazvedki. 2012; (3): 42–55 (in Russian). 3. Dobrynin SV, Stenin AV. Ocenka pronicaemosti i dinamicheskoj poristosti po dannym shirokopolostnogo akusticheskogo karotazha [Estimation of permeability and dynamic (in Russian) porosity from broadband acoustic logging data] // NTV «Karotazhnik». 2008; (4): 169 (in Russian). Геофизика 4. Alford RM. Shear data in the presence of azimuthal anisotropy: Dilley, Texas. SEG Technical Program Expanded Abstracts 1986. – Society of Exploration Geophysicists, 1986. P. 476–479. 5. Tang XM, Li C, Patterson DJ. A curve-fitting technique for determining dispersion characteristics of guided elastic waves. Geophysics. 2010. 75(3): E153–E160. 6. Xu S, Payne MA. Modeling elastic properties in carbonate rocks. The Leading Edge. 2009; 28(1): 66–74. РЕЦЕНЗЕНТ – кандидат геолого-минералогических наук А.А. Пименов ОБ АВТОРАХ РЫЖКОВ Валерий Иванович Заведующий кафедрой разведочной геофизики РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина. Окончил РГУ нефти и газа в 1985 г. Профессор, доктор технических наук. Область научных интересов – теория и практика сейсморазведки. Автор более 80 научных публикаций. ДОБРЫНИН Сергей Валерьевич Ведущий геофизик ООО «НПП ГЕТЭК», кандидат технических наук. Окончил МИНХиГП в 1985 г. Область научных интересов – комплексная интерпретация данных многоканальной волновой акустики. Автор более 40 статей и 3 изобретений. ГОРОДНОВ Андрей Васильевич Доцент кафедры геофизических информационных систем РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина, кандидат геологоминералогических наук. Окончил МИНХиГП им. И.М. Губкина в 1978 г. Область научных интересов – петрофизическое моделирование и интерпретация данных ГИС. Автор более 80 научных публикаций. ЧЕРНОГЛАЗОВ Валерий Николаевич Доцент кафедры геофизических информационных систем РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина, кандидат геологоминералогических наук. Окончил МИНХиГП им. И.М. Губкина в 1975 г. Область научных интересов – петрофизическое моделирование и интерпретация акустических данных. Автор более 80 научных публикаций. ШУБИН Алексей Владимирович Старший преподаватель кафедры разведочной геофизики, кандидат технических наук. Окончил РГУ нефти и газа им. Губкина в 2008 г. Область научных интересов – физика горных пород, интерпретация сейсмических данных. Автор 7 научных публикаций. ЛОГОВСКОЙ Валерий Иванович Окончил Грозненский нефтяной институт им. академика М.Д. Миллионщикова. Главный специалист по сейсморазведке Геологического центра НРК. Область научных интересов – сейсморазведка для геологии. Автор более 10 публикаций. 13
