Применение «метода alpha-processing» для увеличения вертикальной разрешающей способности плотностного каротажа

Улучшение вертикальной разрешающей способности геофизических исследований становится актуальной задачей в условиях необходимости разработки скважин со стремительно меняющимися физическими параметрами пласта. Одним из методов, позволяющих улучшить вертикальную разрешающую способность геофизических исследований является метод Alphaprocessing.

Метод Alpha-processing используется для обработки мультисенсорных устройств с двумя приемниками, малым и большим, объединяя измерения с разной вертикальной разрешающей способностью и разной глубиной исследования, что позволяет компенсировать эффекты, вызванные глинистой корой или буровой скважиной.

Целью данной работы является расширение области знаний по обработке каротажа и улучшению вертикальной разрешающей способности, а том числе представить метод Alpha-processing, описать принцип его работы и продемонстрировать его свойства на практическом примере.

На рисунке 1 представлены различные способы комбинирования датчиков с точки зрения геометрии объема исследования. Опираясь на рисунок 1, где представлена глубина исследования датчиков, можно рассчитать эффективную глубину исследования как разницу между большим (SF) и малым (SN) датчиками. Во второй части рисунка 1, показана функция вертикального отклика (вертикальной разрешенности) для способа комбинирования.

Рис. 1. Метод объединения измерений двух датчиков(комбинированный)

Первый и самый простой способ состоит в том, чтобы объединить данные двух датчиков без коррекции глубины или усреднения. Результатом является комбинация двух датчиков из одного и того же источника (рис. 1). Поправка за влияние скважины производится путем вычитания зоны исследования ближнего датчика из показаний дальнего датчика. В зоне исследования, а также в вертикальном разрешении доминирует область между ближним и дальним датчиками (рис. 1). Для этой конфигурации точка измерения находится приблизительно между двумя детекторами. Если глубина исследования двух датчиков существенно различается, зона исследования данной комбинации может простираться вплоть до источника. Данный фактор может привести к сложной вертикальной функции, как показано во второй части рисунка 1. Наблюдаются главный максимум, ширина которого равна расстоянию между ближним и дальним детекторами. Этот асимметричный отклик обычно наблюдается на ядерных, особенно нейтронных, каротажах. Он проявляется в форме нехарактерных колебаний вблизи границ пласта, которые не являются истинным представлением формации.

Для данных каротажей, глубина исследования которых не сильно меняется с интервалом, функция вертикального отклика будет более симметричной. Это верно для акустических и диэлектрических измере- ний, для которых данная схема является оптимальной.

Другим недостатком метода комбинирования является то, что эффективный объём исследования содержит большой участок зоны вблизи стенки скважины. Это делает результат очень восприимчивым к аномалиям в скважине.

На рисунке 2 представлен альтернативный способ объединения двух датчиков. Вертикальную разрешающую способность ближнего детектора сглаживают до разрешающей способности дальнего путём увязки по глубине, тем самым устанавливая их на равную глубину. Результирующее вертикальное разрешение ближнего датчика такое же, как и для дальнего. В результате исследования, зона вблизи стенки скважины имеет небольшое значение. Таким образом, альтернативный способ является лучшим методом объединения двух датчиков с точки зрения компенсации влияния скважины, так как он не вносит нехарактерные колебания в данные каротажа. Вертикальное разрешение хуже, чем в первом методе, поскольку оно полностью зависит от расстояния между дальним детектором и источником.

В результате анализа можно сделать вывод о несовместимости между оптимизацией глубинности исследования и вертикальным разрешением.

При этом ближний детектор имеет хорошо управляемую и симметричную функцию вертикального отклика. Он де- монстрирует вертикальное разрешение, в котором преобладает его расстояние от источника. Однако ближний детектор сильно зависит от скважинных эффектов. С одной стороны, «альтернативный» метод имеет лучшую поправку за влияние скважины (глубинность исследования), с другой стороны, ближний датчик имеет наилучшую функцию вертикального отклика. Сочетание этих двух достоинств может дать результат, который будет демонстрировать характеристики с лучшим эффектом.

Глубина           Функция исследования       вертикального датчиков            отклика

Рис. 2. Метод объединения измерений двух датчиков (альтернативный)

Итоговая вертикальная разрешающая способность зарегистрированной кривой плотности соответствует вертикальной разрешающей способности дальнего зонда. Регистрация по малому зонду является вспомогательной и используется для расчёта истинной плотности, по влиянию скважины. Тем не менее, показания малого зонда обладают лучшей разрешающей способностью, но искажены за счёт влияния скважины, поскольку радиус исследования существенно меньше.

Суть процедуры состоит в том, чтобы извлечь функцию вертикальной разрешающей способности из малого зонда – то есть высокочастотную компоненту, и до- бавить её к зарегистрированной кривой, тем самым увеличить разрешающую способность каротажа.

P enh. = P b + (Р пеаг   Рпеат)

P enh — результат расширенного вертикального разрешения;

Р ь — зарегистрированная кривая плотности;

Р_пеаг — неотфильтрованная плотность ближнего детектора;

р_пеаг - отфильтрованная плотность ближнего детектора.

Рис. 3. Вычисление высокочастотной компоненты малого зонда

Рис. 4. Результат применения метода

Полученная диаграмма сохраняет низкочастотный тренд исходных данных, имеющих поправку за влияние скважины и смещающих пород, и приобретает вертикальную разрешающую способность малого зонда, близкую к 0,2 м.

Исходя из описанных ограничений, были получены результаты с положительным эффектом от применения метода в различ- ных ситуациях. Для прибора плотностного каротажа со стандартной выборкой ожида- емое вертикальное разрешение плотности составляет около 60 см. С помощью данного метода может быть достигнуто разрешение до 15 см, особенно если использовать более высокую частоту дискретизации и более низкую скорость записи каротажа.