АДАПТИВНАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ННМ

Для устранения недостатков поправочной методики методика интерпретации должна быть адаптивной, то есть «самонастраивающейся», приспосабливающейся к условиям измерений. Иными словами, она должна обеспечивать автоматическую настройку интерпретационных зависимостей на состав и свойства компонент твердой фазы коллекторов, свойства промывочной жидкости в скважине, минерализацию пластового флюида и метрологические характеристики аппаратуры при термодинамических условиях естественного залегания. Это возможно только тогда, когда методика оперирует не с палетками, а с аналитической интерпретационной моделью, позволяющей генерировать интерпретационные зависимости и решать прямые и обратные задачи для текущих технических условий измерений.

Для условий натурного моделирования на моделях пластов интерпретационная модель ННМ единообразно описывает в аналитической форме зависимость обратных показаний длинного и короткого зондов А₁₂ (в «водяных» единицах) и интерпретационного параметра А от водонасыщенной пористости и параметров, характеризующих условия измерений в скважине заданной конструкции и пласте, насыщенном по мощности:

А_i(К_п)= k_i + (n_i - k_i){1- exp[- b_i(К_п)²]}∕[1— exp(- b_i)], 1³ К_п ³ 0; i = 1,2; (9.217)

А(К_п) = А₂(К_п) /А₁(К_п). (9.218)

На рис.3 (а, б) показана схема интерпретационных зависимостей для надтепловых и тепловых нейтронов: а – обратные показания А_1,2(К_п); б – А_1,2(А). Переход от прямых показаний к обратным: N_1,2 (К_п) →A_1,2(К_п) → A_1,2(A) упрощает изучаемые зависимости (рис.2,3). Более крутой наклон (к оси А) массива А₂ отражает большую глубинность и более высокую чувствительность показаний длинного зонда к изменению водородосодержания (обратной длины миграции тепловых нейтронов).

Рис.9.17. Прямые и обратные показания ННМт-2 в терригенно-карбонатном разрезе как функции интерпретационного параметра А (девонские песчаники, Татарстан).

Рис.9.18 а,б. Схема интерпретационных зависимостей ННМт-2 по интерпретационной модели (1): а – обратные показания А1,2 и параметр А как функции m; b - А1,2 как функции А (по Д.А.Кожевникову). κ1,2 – коэффициенты дифференциации обратных показаний по водородосодержанию; ν1,2 - коэффициенты дифференциации обратных показаний по хлоросодержанию (минерализации) пластовой воды.

В реальных геологических условиях, как правило, массивы А₁(А) отличаются более слабой корреляцией по сравнению с А₂(А) вследствие малой глубинности короткого зонда и более высокой чувствительности к изменениям параметров прискважинной зоны.

Для одинаковых детекторов в одинаковых условиях зависимость А(К_п) — монотонно возрастающая, нелинейная, повторяющая зависимости обратных длин миграции М^-1(К_п) и замедления L_s^-1(К_п) соответственно для тепловых и надтепловых нейтронов [10]. Формой зависимости А(К_п) можно управлять, изменяя параметры и расположение детекторов. Разработчики двухзондовой аппаратуры обычно стараются подобрать параметры зондов так, чтобы зависимость А(К_п) была линейной в рабочем диапазоне 0< К_п< 40% [1, 7, 18].

Рис.9.19. Зависимость интерпретационного параметра А двухзондовой (“компенсационной») модификации ННМ от пористости известняка (по В.Я.Иванову и др.).

Для каждого зонда, то есть для каждой пары источник-детектор модель (1) содержит три настроечных характеристики. Таковыми являются коэффициентыдифференциации: k_1,2по водородосодержанию,n_1,2по минерализации(хлоросодержанию) пластового флюида, и коэффициенты b_1,2, характеризующие нелинейность зависимостей А_1,2 (К_п) (рис.3 а,б).

Коэффициенты k_1,2 зависят от конструкции скважины, положения прибора в колонне и колонны в скважине, состава и свойств глинистой корки, минерализации жидкости в скважине и ее плотности, свойств цементного камня и его распределения в затрубном пространстве, минерального состава матрицы и цемента коллектора, в частности, содержания элементов с аномальными ядерно-физическими свойствами (водород, поглотители тепловых и надтепловых нейтронов); минерализации остаточной воды, но не зависят от состава и свойств пластового флюида.

Коэффициенты n_1,2 имеют следующий смысл: это обратные показания A_1,2(1) (в «водяных» единицах) в скважине реальной конструкции, окруженной «коллектором» с пористостью 100%. Иными словами, пласт-коллектор полностью замещен пластовым флюидом. Это значит, что величины n_1,2 зависят от конструкции скважины, характеристик прибора, его положения в колонне и колонны в скважине, минерализации и плотности жидкости в скважине и флюида в пласте, минерализации цемента и его распределения в затрубном пространстве); но не зависят от состава и свойств матрицы, связанной воды и глинистого цемента. В необсаженной скважине значения n_1,2 совпадают и оцениваются соотношением времен жизни или макросечений поглощения тепловых нейтронов в пресной воде и пластовом флюиде [10]. Для пластовой воды низкой минерализации, слабо минерализованной, а также в случае пресного фильтрата, вытеснившего из прискважинной зоны сильно минерализованную пластовую воду, n_1,2 ≈ 1; при А = 1.

Коэффициенты b_1,2, характеризующие кривизну интерпретационной зависимости, учитывают конструкцию скважины, положения прибора в колонне и колонны в скважине, но не зависят от состава и свойств матрицы, цемента и пластового флюида.

Поправочная методика требует стандартизации аппаратуры. При адаптивной интерпретации нестандартная аппаратура, независимо от разброса индивидуальных метрологических характеристик, стандартизуется по конечному результату интерпретации. Это, конечно, не исключает контроля работоспособности аппаратуры по геофизической характеристике. Такая «аппаратурная» метрология необходима при производстве аппаратуры и ее эксплуатации, обеспечивая необходимый контроль качества скважинных приборов и соответствие их конструкции установленным требованиям.

На рис.4-6 интерпретационные зависимости A_1,2(К_п) и А_1,2(A), рассчитанные по интерпретационной модели (2) (кривые), сравниваются с экспериментальными данными (точки). Измерения на моделях пластов ВНИИГИС выполнены прибором ННМт-2 для горизонтальных скважин конструкции Е.С.Кучурина (ВНИИГИС). На графиках (a) показаны обратные показания А_1,2 короткого и длинного зондов (30 и 50 см) и интерпретационный параметр А=А₂/А₁ как функции водонасыщенной пористости известняка (б). Из обширного экспериментального материала приведены примеры для необсаженных и обсаженных скважин, с колоннами различного диаметра и толщины, при различных положениях прибора в колонне и колонны – в скважине, с различными минерализациями воды по хлору в скважине и пласте. При всем многообразии условий согласие с экспериментом в пределах погрешностей измерений является вполне удовлетворительным.