Литолого-стратиграфическая интерпретация данных ГИС на ЭВМ и на персональных компьютерах

При всем многообразии традиционных методов интерпрета- ции данных ГИС все они реализуются по одной схеме: вначале разрез скважины расчленяется на внутренне относительно одно- родные участки-слои, затем определяется литологический состав и стратиграфическая принадлежность выделенных слоев и, нако- нец, для слоев, представляющих интерес в качестве коллекторов нефти или газа, оцениваются значения различных геолого-физи- ческих параметров – глинистости, пористости, нефтенасыщен- ности, проницаемости и т. п. Следовательно, в традиционных методиках качественная интерпретация, включая в себя элемен- ты межскважинной корреляции разрезов, носит характер лито-

лого-стратиграфического расчленения толщ горных пород, вскрываемых скважинами, и предшествует количественной ин- терпретации.

Иначе обстоит дело с интерпретацией материалов ГИС на ЭВМ. Для того чтобы обойтись без работы в диалоговом режиме, нужно иметь такую схему машинной интерпретации, которая бы как можно больше приближалась к «ручным» методам интерпре- тации, т. е. решала бы задачу литологического расчленения и стра- тиграфической индексации как единую задачу литолого-страти- графической интерпретации. Для этого необходимо (как и при

«ручной» интерпретации) иметь эталонный пример в качестве ма- териала обучения и возможность видеть диаграммы ГИС одновре- менно целиком и более детально рассматривать интересующие интерпретатора части диаграмм (например, продуктивную часть нефтяной залежи) [53, 82].

Наиболее желательным эталоном является реальная скважина (рис. 73), детально изученная по керну и пластоиспытаниям и ис- следованная всеми промыслово-геофизическими методами, кото- рые, пусть не в полном объеме, применялись на других скважинах той же площади и с тем же типом разреза. При отсутствии таких скважин эталон можно сформировать на основе особенно тща- тельной «ручной» интерпретации данных каротажа реальной скважины, а также путем расчета синтетических диаграмм ГИС под геологическое описание типового для площади разреза.

Итак, опираясь на скважины-эталоны, подражают практике

«ручной» интерпретации данных ГИС: обучение решению задач ведется не путем выработки частных правил, а на основе учета ре- альной ситуации, взятой во всей ее полноте и сложности. Естест- венно, ориентация на целостное восприятие ситуации должна рас- пространяться и на каждую из диаграмм ГИС, что может быть обеспечено использованием алгоритмов интерпретации, «видя- щих» кривую ГИС не только по частям, но и в целом.

Рис. 73. Планшет диаграмм ГИС и литолого-стратиграфическое описание разреза скв. 214 Кустовского месторождения на экране

персонального компьютера: 1 – известняк; 2 – песчаник; 3 – песчаник алевритистый; 4 – аргиллит; 5 – алевролит глинистый; 6 – песчаник известковистый; 7 – известняк доломитистый; 8 – глинисто- карбонатная порода; 9 – алевритисто-карбонатная порода;

10 – глинисто-терригенная порода; 11 – нефтенасыщенный коллектор; 12 – водонасыщенный коллектор

Одновременно с заданием цифровых массивов ГИС вводится литостратоописание эталонной скважины, содержащее номера (коды) тех литолого-возрастных типов горных пород, которые встречаются в данной скважине.

Задача литолого-стратиграфического расчленения разреза скважины по данным ГИС формулируется следующим образом. Имеется скважина-эталон, для которой задан ее цифровой массив, состоящий из показаний ГИС, и ее литостратоописание. Есть дру- гая скважина, о которой известно, что ее разрез близок к разрезу скважины-эталона. Опираясь на данные по скважине-эталону и цифровой массив данных ГИС интерпретируемой скважины, найти литостратоописание (построить литолого-стратиграфичес- кую колонку) интерпретируемой скважины.

Однако при сопоставлении точек диаграмм ГИС интерпрети- руемой скважины с эталонной можно добиться лишь определения литологического состава пластов. Такое сопоставление ничего не даст для оценки места выделенных слоев в стратиграфической ко- лонке, т. е. для корреляции разрезов скважин. Положение можно улучшить, лишь коренным образом изменив принципы определения мер близости. Эти меры должны учитывать не только содержимое каждой из точек разреза эталонной и интерпретируемой скважин, но и окружение, в котором точка находится, т. е. мера близости должна быть такой, чтобы она отражала не каждую точку на кривой ГИС в отдельности, но диаграмму ГИС, взятую в целом.

Метод описания общих особенностей диаграммы ГИС примени- тельно к каждой ее точке основывается на так называемом псевдоста- тистическом моделировании: точка кривой характеризуется целым набором значений одной и той же переменной, вводимых в результа- те рассмотрения этой точки как центра большого количества про- странственных элементов, имеющих разные размеры.

Сущность псевдостатистического моделирования примени- тельно к обработке данных ГИС заключается в следующем. Пусть

каротажная кривая охватывает очень большой интервал и в цен- тре интервала находится точка с номером j, а мы хотим получить описание «всей» кривой, которое можно использовать для выясне- ния вопроса о литологическом составе и стратиграфической при- надлежности пород, развитых в точке j. Нужно также иметь отно- сительно точное представление о поведении кривой в ближайших окрестностях точки j. Для этого задаются какой-то короткой еди- ничной длиной и определяют среднеарифметическое значение Х (–1 j) и Х (+1 j) ординат кривой на единичных отрезках, один из которых лежит непосредственно выше, а другой – непосредствен- но ниже точки j. Отсюда мы имеем псевдостатистический способ описания «всей» диаграммы ГИС по отношению к точке оси сква- жины, достаточно удаленной как от устья, так и от забоя.

Итак, для установления места литолого-стратиграфического элемента в разрезе скважины используются псевдостатистические представления каротажных диаграмм в виде массива чисел геофи- зических показаний, когда помимо исходных нормированных диа- грамм в интерпретации участвуют и их сглаженные отображения. При этом точке на оси скважины приписывается, кроме показаний геофизического параметра с исходной кривой ГИС, целый набор усредненных показаний того же геофизического метода на участ- ках разной длины, лежащих в окрестностях этой точки.

По нормированным исходным и сглаженным кривым ГИС определяется коэффициент корреляции (мера близости) для каж- дой точки разреза скважины – объекта интерпретации с каждой точкой разреза эталонной скважины.

Полученные значения мер сходства анализируются ЭВМ, а затем среди них выбирается одно наиболее надежное, т. е. для каждой точки интерпретируемой скважины находится идентичная точка в разрезе скважины-эталона, литолого-стратиграфический индекс которой присваивается искомой точке в разрезе скважи- ны – объекта интерпретации.

Описанная схема обработки информации по скважинам, одна из которых выступает в качестве эталона, а вторая – в качестве объекта геологической интерпретации относящихся к ней дан- ных скважинной геофизики, реализована в программе ЛСИГИС для больших ЭВМ и как система автоматизированной интерпре- тации геофизических материалов KVNGIS для персональных компьютеров.

Обеспечиваемое программой объединение литологической идентификации пород, определения характера насыщения кол- лекторов и детальной корреляции геологических разрезов сква- жин в единую задачу достигнуто за счет одновременного рас- смотрения каждой из диаграмм ГИС в ее исходном (не считая предварительной нормировки) виде и в огрубленных отображе- ниях, полученных в результате сглаживания предварительно занормированной исходной диаграммы скользящими окнами различных размеров, наращиваемых по закону геометрической прогрессии со знаменателем, значение которого обычно прини- мается равным 2 или 3. Отвечающие данной точке оси скважи- ны отсчеты по сглаженным диаграммам используются на равных правах с отсчетами по нормированным исходным диаграммам, играя роль признаков, совокупность которых в обобщенной форме отражает «всю» конфигурацию каждой из диаграмм при- менительно к данной точке разреза, вскрытого скважиной. Бла- годаря включению в геофизическое описание точки усреднен- ных отсчетов, которые соответствуют целой цепочке подсистем различных уровней – различных по длине отрезков оси скважи- ны, охватывающих данную точку в качестве одного из своих предельно малых элементов, описание приобретает иерархиче- ский, системный характер.

Описание разреза задается массивом четырехпозиционных десятичных чисел, отвечающих тем же точкам оси скважины, дан- ные по которым вошли в относящиеся к этой скважине дискрети-

зированные описания кривых ГИС. Как и в описаниях диаграмм, числа, характеризующие геологический разрез, вводятся в порядке возрастания глубин расположения точек оси скважины, к кото- рым они относятся. Первые две позиции каждого из чисел от- ражают литологический состав и характер насыщения породы. При этом одна и та же порода-коллектор при разном характере насыщения кодируется различными двухпозиционными числа- ми, соотношения значений которых могут быть произвольными. Последние две цифры четырехпозиционного числа являются кодом стратиграфического подразделения, они подбираются так, чтобы в описании геологического разреза скважины-эталона их числовые значения образовывали неубывающую последова- тельность. Названия всех литологических разновидностей пород и стратиграфических подразделений, отвечающие используе- мым кодам, в каждом акте работы программы вводятся заново в виде текстов для словарей «Наименования выделяемых типов пород (и коллекторов)» и «Наименования стратиграфических подразделений». Такой подход снимает все ограничения на ис- пользуемую номенклатуру пород, типов коллекторов и страти- графических подразделений, позволяет программе окончатель- ные результаты интерпретации печатать в словесной форме, без применения кодов.

Интерпретация осуществляется в следующем порядке:

– для каждой точки разреза скважины – объекта интерпрета- ции рассчитываются меры сходства набора ее геофизических ха- рактеристик с наборами характеристик каждой из точек разреза скважины-эталона;

– запоминаются номера пяти точек разреза эталона, на кото- рые данная точка разреза объекта интерпретации похожа в наи- большей степени, и соответствующие этим номерам значения мер сходства. Это дает возможность построить пять разнонадежных начальных версий литолого-стратиграфического описания разреза

скважины-объекта интерпретации. При формировании начальных версий требование неубывания последовательности кодов, отра- жающих стратиграфическую принадлежность пород, не соблюда- ется. Поэтому каждая из версий может оказаться внутренне проти- воречивой;

– из пяти начальных версий путем соответствующим обра- зом упорядоченного отбора наиболее надежных (по коэффици- ентам корреляции) и не противоречащих одна другой литолого- стратиграфических идентификаций создается одно промежу- точное описание разреза, в котором коды стратиграфической принадлежности по мере увеличения глубины по скважине ни- где не убывают. Такое описание уже является внутренне непро- тиворечивым, но в общем случае содержит интервалы, для ко- торых ни литологические составы пород, ни их стратиграфиче- ские идентификации не определены;

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

– заключительный этап – доопределение литологического состава и характера насыщения тех интервалов, для которых в пяти начальных версиях были получены недопустимые стра- тиграфические, но приемлемые (с учетом принятого стратигра- фического расчленения разреза скважины-объекта интерпрета- ции и заданного описанием скважины-эталона литологического состава стратиграфических подразделений) литологические идентификации.

Результаты литолого-стратиграфической интерпретации дан- ных ГИС по скважине-объекту интерпретации, полученные на за- ключительном этапе, выдаются на печать в форме таблицы – перечня выделенных литологически (и по характеру насыщения) однородных, однозначно датированных слоев (табл. 7) и изобра- жения планшета ГИС и литолого-стратиграфической колонки на экране компьютера (рис. 74).

Таблица 7