Автоматизация интерпретации профильных БЭЗ (на примере нефтяных месторождений ЧСФР) Венцалек Радован

Введение к работе

Актуальность работы. Электроразведка методом сопротивлений и, в частности, вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ), находит широкое применение при решении обширного круга геологических задач. При этом, ВЭЗ традиционно применяется в случае, если геологическое задание может быть трансформированно в задачу изучения изменений удельного электрического сопротивления с глубиной, и геоэлектрический-разрез входит в класс горизонтально-слоистых моделей.

Количественная интерпретация криЕых ВЭЗ в условиях развития локальных неоднородностей либо негоризонтальных границ раздела при помощи средств, основанных на теории, разработанной для горизонтально - слоистой среды, может привести к значительному несоответствию полученного результата реальному геологическому разрезу. Решение обратной задачи ВЭЗ в общем виде, путем минимизации функционала невязки наблюденных значений (г,х) и значений f_K(r, х), полученных в результате решения прямой задачи для двух- и трехмерных сред, на современном этапе затруднительно. В то же время, разумнее использование приемов, обеспечивающих надежную качественную (полуколичественную) интерпретацию данных при условии наличия априорной информации о геологическом строении и электрических свойствах среды, может обеспечить значительно более высокую достоверность апостериорных геоэлектрических разрезов, и следовательно, и качество интерпретации. При этом, полученные в результате интерпретации геоэлектрические разрезы можно далее использовать в качестве начального приближения при решении обратной задачи ВЭЗ в общем виде и, тем самым, ускорить ее решение.

На осноеє горизонтально-слоистой модели предлагались различные способы первичной обработки, трансформаций, качественной интерпретации, решения прямой задачи и решения обратной задачи с помощью ЭВМ. Теория и методика интерпретации для двухмерно-неоднородных и трехмерных сред развивается, прежде всего, в связи с совершенствованием методов математического моделирования. Отдельные аспекты современного состояния теории метода ВЭЗ отражены в монографиях Б. К. Матвеева, В. П. Колесникова, 0. Куфуда, Т. Б. Яновской, Л. Н. Пороховой и в работе Электрическое зондирова-

- 4 -ниє геологической среды под редакцией а К. Хмелевского и Е А. Шев-нигч. Ряд частных вопросов теории метода ВЭЗ рассмотрен в многочисленных журналных публикациях.

В Ч2ФР электроразведка методом ВЭЗ применяется в комплексе с другими геофизическими методами и при прямом прогнозировании месторождений углеводородов. Так как в геологическом разрезе исследуемых нефтегазоперспективных районов отсуствуют электрические экраны и требуется использовать сравнительно недорогостоящий гефизический метод, то именно ВЭЗ является адекватным методом для решения поставленных задач.

Из-за широкого применения ВЭЗ для изучения сложных геологических сред проблема повышения интерпретационных возможностей метода ВЭЗ и достоверности результатов интерпретации является актуальной.

Цель работы. Цель настоящей работы состоит в разработке алгоритмов и программ для автоматизированного рабочего места интерпретатора данных ВЭЗ на базе персональной ЭВМ типа PC /ХГ и PC /AT, которое можно было бы эффективно использовать для качественной интерпретации данных ВЭЗ для сложнопостроенных геологических сред и для количественной интерпретации в условиях гори-зонтальнослоистых сред.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

разработка эффективного алгоритма построения вертикального разреза кажущихся сопротивлений, вертикальных и горизонтальных производных с помощью аппроксимации функции Л(г,х) алгебраическим полиномом в скользящем окне методом взвешенных наименьших квадратов;

разработка алгоритма вычисления качественных параметров на основе компонентного анализа;

разработка алгоритмов визуализации наблюденных данных и качественных параметров (их разрезов и кривых);

разработка средств управления графом обработки интерпретатором;

составление программ;

разработка методики качественной интерпретации предлагаемых интерпретационных параметров в условиях горизонтально-неоднородных сред;

интерпретация результатов полевых работ методом ЮЗ с по-

- 5 -мощью разработанных алгоритмов с целью прямых поисков нефти и газа на месторождениях Яданице, Костеланы (ЧСФР).

На защиту выносятся следующие положения:

1. Алгоритм построения вертикального разреза кажущихся сопротивлений (логарифмов кажущихся сопротивлений) и их горизонтальных производных, с помощью аппроксимации алгебраическим полиномом в скользящем окне методом взвешенных наименьших квадратов позволяет создать высокоэффективные программы для персональных ЭВМ, обеспечивает достаточную точность построений для качественной интерпретации. Путем анализа вертикальных разрезов горизонтальных производных поля ^( г, х) можно выделить важную дополнительную информацию о геоэлектрическом строении участка. При этом, применение регуляризации на стадии подготовки исходных данных позволяет повысить достоверность вычисленных данных и их помехозащищенность.

2. Кластеризация наблюденных данных ВЭЗ с целью районирования может быть выполнена с помощью метода главных компонент, используя в качестве независимых признаков наблюденные значения кажущихся сопротивлений на каждом разносе. Совместный анализ собственных векторов Xk(i), Rk(j) и вертикальных разрезов изоом главных компонент Р_к( г, х), учет априорной информации позволяет в благоприятных случаях определить физический смысл отдельных главных компонент и провести районирование.

3. Созданная методика качественной интерпретации данных ВЭЗ в условиях горизонтально-неоднородных сред с помощью предлагаемых алгоритмов, разработанная на основе математического моделирования, позволяет повысить эффективность и достоверность интерпретации, ускорить построение геоэлектрической модели, выделить участки горизонтально-слоистого строения разреза.

4. Результаты интерпретации данных ВЭЗ с помощью предлагаемых алгоритмов в районах месторождений Жданице, Костеланы с целью прямых поисков нефти свидетельствуют о высокой эффективности предлагаемых алгоритмов и методики.

Научная новизна. Научная новизна результатов, полученных в
диссертации, состоит в следующем:

- разработаны эффективные алгоритмы вычисления и построения

вертикальных разрезов кажущихся сопротивлений и их горизонталь-

- б -

ных производных, качественная интерпретация которых позволяет выявить скрытую информацию в данных ВЭЗ;

развивается модификация метода главных компонент для качественной интерпретации ВЭЗ;

разработаны основы методики качественной интерпретации предлагаемых интерпретационных параметров в условиях горизонтально-неоднородных сред.

Практическая ценность. Результаты выполненных исследований характеризуются выраженной практической направленностью. Созданное АРМ INTVES ускоряет и улучшает качественную и количественную интерпретацию данных ВЭЗ. Включение е АРМ INTVES, кроме разработанных алгоритмов, базы данных ВЭЗ, алгоритмов решения прямой и обратной задачи ВЭЗ, вычисления параметров 5_К., «.;, са, дифференциального поперечного сопротивления fa, дифференциальной продольной проводимости oi; и способ управления графом обработки позволяет максимально использовать опыт и интуицию интерпретатора и более полно извлечь иа данных ВЭЗ имеющуюся в них информацию. Создание базы данных теоретических кривых ВЭЗ для типичных двухмерных моделей и разработанная методика их качественной интерпретации (опробованная для прямых поисков нефти) позволяет расширить круг геологических задач, которые можно решать с помощью ВЭЗ.

Фактический материал и личный вклад автора Автор разработал алгоритмы построения разрезов кажущихся сопротивлений с помощью аппроксимации алгебраическим полиномом в скользящем окне методом взвешенных наименьших квадратов и построения разрезов вертикальных и горизонтальных производных кажущихся сопротивлений. Для кластеризации кривых ВЭЗ и построения разрезов изоом компонент кажущегося сопротивления автор применил и модифицировал алгоритм на основе компонентного анализа. На основе математического моделирования, проведенного автором, были разработаны основы методики качественной интерпретации данных ВЭЗ с' помощью предлагаемых алгоритмов. Методика качественной интерпретации была опробованна автором на эталонных месторождениях нефти и газа Жданице, Косте-ланы.

Аппробация работы, публикации. Результаты работ докладывались на семинарах кафедры ЗГМ МГРИ, семинарах ВНИИГеофизики и в дискуссии на школе передового опыта на тему: "Состояние к перс-

- ? -

пективы развития нефтяной и глубинной электроразведки" (Нефтеге-офизика - с 23 по 25 апреля 1991 года).