Геофизические методы исследования скважин
Федеральное агентство по образованию
Кафедра информатики и проектирования систем
Реферат на тему «Компьютеризация геофизических методов исследования скважин»
Выполнили студенты группы 2050:
Попов А. А. и Шайхиев Д. Р.
Принял: доцент, к. т. н Хамухин А. А.
Томск – 2006
Оглавление
Компания Paradigm переходит на 64-разрядную платформу Intel
Компьютерные технологии ГИС бурящихся скважин
Компьютерные технологии геолого-технологических исследований бурящихся скважин – ГТИ
Компьютерные технологии и оборудование для исследований действующих нефтяных и газовых скважин
Структура службы ГИС в России
Компьютерные технологии ГИС бурящихся скважинисследований бурящихся скважин – ГТИ
Компьютерные технологии и оборудование для исследований действующих нефтяных и газовых скважин
Новейшие технологии ГИС, созданные в России
Задачи и перспективы развития ГИС в России
Новые геологические задачи
Новые технологические задачи
Интеграция различных методов исследований
Роль геофизической информации в построенииинформационных и управляющих систем
Перспективы российской службы ГИС
Список использованных источников
Бурение нефтяных скважин — дело очень не дешевое, поэтому для нефтяников точность прогнозов геофизиков необычайно важна. Самым распространенным способом исследования земных глубин является сейсморазведка. На поверхности Земли устанавливается множество датчиков, и в момент специально организованного взрыва они регистрируют направление и силу отраженного сигнала. Затем собранные данные расшифровываются и интерпретируются. Так строится картина, с большой долей достоверности показывающая места залегания нефтяных и газовых месторождений.
Объем получаемой информации огромен. К примеру, с датчиков, установленных на площади в 200 км2 поступает порядка 60-80 Гбайт данных в «простой» местности и вдвое больше — в более «сложной».
Один из ведущих поставщиков современных технологий для обработки и интерпретации геологоразведочных данных для нефтегазовой индустрии — компания Paradigm, обслуживающая все основные нефтегазодобывающие регионы мира. Компания имеет представительства в 20 странах, в том числе в России и Казахстане; российский офис Paradigm, открытый в 1998 году, — третий по величине после офисов в Хьюстоне и Лондоне. Paradigm ведет свою деятельность в нескольких направлениях. Это научная деятельность в области геофизики, разработка программных решений и оказание услуг в части геофизических и технологических исследований. Услуги компании охватывают все этапы разведки и эксплуатации нефтегазовых месторождений от обработки данных, визуализации, интерпретации и моделирования геологического строения Земли до определения характеристик резервуаров, анализа, планирования бурения и буровых операций.
Подобная деятельность требует достаточно мощных, отказоустойчивых и высокопроизводительных систем. В прошлом обработку геофизических данных проводили на мэйнфреймах и суперкомпьютерах Cray. Позже им на смену пришла техника Silicon Graphics, Sun Microsystems, IBM. Сейчас набирают популярность системы на процессорах Intel. В конце февраля Paradigm сообщила о модернизации своих центров обработки сейсмических данных в СНГ. Компания установила два кластера, имеющих соответственно 20 и 25 двухпроцессорных узлов на базе Xeon/3,2 ГГц с поддержкой технологии Intel EM64T, снабженных дисковыми массивами с интерфейсами SCSI и FC-AL. Центр обработки данных Paradigm также был оснащен 32-процессорной системой SGI Altix на базе Itanium 2.
Ожидается, что новое оборудование позволит заметно сократить сроки выполнения работ. В компании отмечают, что новая платформа поддерживает функционирование последних программных разработок Paradigm — пакетов 3D Wave Equation Common Shot Migration и Common Reflection Angle Migration, оптимизированных для кластеров.
Xeon с технологией EM64T, было решено, что она не только отличается высокой надежностью, что важно при длительном цикле вычислений, но и подходящим соотношением цена/качество. –[2]
Компьютерные технологии ГИС бурящихся скважин
Компьютерные комплексы для ГИС включают:
o комплект модульных программно-управляемых скважинных приборов основных количественных методов ГИС с базовым и скважинным метрологическим обеспечением, позволяющий реализовать широкий комплекс исследований разведочных скважин за 2-3 рейса;
o программное обеспечение для регистрации и экспресс-обработки получаемых геофизических данных на скважине.
Помимо традиционного ранее для России комплекса массовых исследований, компьютерные технологии ГИС включают аппаратуру компенсированного нейтронного и акустического каротажа, литоплотностной каротаж, кислородно-углеродный каротаж, спектральный гамма-каротаж, многозондовые и многочастотные электромагнитные имиджеры (ИКЗ, ВИКИЗ). –[1]
исследований бурящихся скважин – ГТИ
Комплексы для ГТИ включают:
o комплекс современных датчиков параметров процесса бурения;
o компьютеризованную аппаратуру для экспресс-анализа флюидов, шлама и керна, газового каротажа;
o компьютерную регистрирующую лабораторию с бортовыми вычислительными комплексами;
o программное обеспечение для регистрации и обработки данных ГТИ.
–[1]
Компьютерные технологии исследований
горизонтальных скважин
В силу особенностей геологических разрезов и технологий проводки скважин в период массового бурения кустовых наклонно-направленных скважин, в России были разработаны оригинальные технологии бескабельного каротажа таких скважин (ВНИИГИС, ДОАО“Газпромгеофизика”, НПФ “Геофизика”).
Ввиду невозможности использования с применявшимися у нас типами промывочных жидкостей гидравлического канала связи “Забой-Устье”, более 25 лет назад в России (ВНИИГИС) была разработана и получила широкое применение технология проводки и исследования таких скважин с использованием электромагнитного канала связи. Позднее такая технология начала применяться Западными компаниями.
Наряду с технологиями исследований горизонтальных скважин (ГС) с гидравлическим и электромагнитными каналами связи “Забой-Устье”, в России разработаны и получили применение новые, оригинальные технологии исследований ГС:
o Технология “Горизонталь” с использованием кабеля со специальными переводниками (НПФ “Геофизика”);
o Технология исследований на специальном жестком каротажном кабеле, эффективная при бурении скважины в твёрдых породах (“Татнефтегеофизика”);
o Технология исследований горизонтальных скважин с помощью автономных аппаратурно-методических комплексов “АМАК-Обь” (НПЦ “Тверьгеофизика”, ДОАО“Газпромгеофизика”,).
внутри прибора.
Последние две технологии реализуются с помощью компьютерных станций ГТИ-ГИС.
Благодаря переходу на компьютерные технологии ГИС и ГТИ обеспечиваются:
o повышение в 2 раза производительности ГИС и сокращение срока исследования скважин;
o интегрированная обработка ГИС и ГТИ с целью повышения их информативности;
o метрологически обеспеченная информация в стандартах и форматах, пригодных для международного аудита;
o экспресс-обработка данных на скважине для принятия оперативных решений.
Компьютерные технологии и оборудование для исследований действующих нефтяных и газовых скважин
др.) в модульном исполнении с единым интерфейсом и наземный аппаратурно-программный комплекс с бортовыми вычислительными средствами (ДОАО“Газпромгеофизика”, СКТБ “Геотрон”, НПФ “Геофизика”). Компьютерные комплексы ГИС для действующих газовых скважин (ДОАО “Газпромгеофизика”) обеспечиваются параметрическим рядом специальных лубрикаторов и вспомогательным наземным оборудованием. В комплекс исследований действующих скважин входит малогабаритный импульсный генератор нейтронов, спускаемый через НКТ (ВНИИЯГГ, “Татнефтегеофизика”).–[1]
Структура геофизических исследований скважин в России
В последние годы существенно изменилась структура геофизических исследований скважин в России. Если ранее более половины объемов ГИС приходилось на исследования в открытом стволе бурящихся скважин, то сейчас более половины всех работ по ГИС приходится на исследования обсаженных скважин с целью контроля за разработкой месторождений, контроля технического состояния скважин, обеспечения ремонтных работ.
| Структура объемов ГИС в России, %
|
| 1990 г.
|
1997г.
|
|
52 |
23 |
| Геофизические исследования в обсаженных скважинах |
25 |
53 |
| Прострелочно-взрывные работы |
11 |
13 |
| Геолого-технологические исследования |
6 |
5 |
| Испытание пластов на трубах |
5 |
3 |
| Прочие работы |
1 |
1 |
Геофизические исследования в обсаженных скважинах выполнены в 1997 году по Минтопэнерго РФ – в 42800 скважинах на нефтяных месторождениях, в ОАО “Газпром” – в 1128 скважинах на газовых месторождениях и ПХГ. Это связано, с одной стороны, с ростом значения контроля за разработкой месторождений нефти и газа на поздних стадиях их разработки, с другой стороны, с необходимостью более эффективного использования действующих скважин. –[1]
Структура службы ГИС в России
В 1997 г., несмотря на экономические трудности, производственные геофизические организации нефтегазовой отрасли сохранили свой потенциал и объемы работ. Функционировало 1200 отрядов (партий), в т. ч. 360 – по исследованиям бурящихся скважин, 110 – ГТИ и газовый каротаж, 620 – ГИС-контроль, перфорация и интенсификация притоков, 110 – комплексных и специальных. Экономическое преобразования последних лет вызвали значительные изменения в организации геофизических работ в России. Геофизические предприятия сейчас управляются государственными ведомствами (Минтопэнерго, МПР) не административно, а только через участие в их акционерном капитале и в советах директоров. Изменились организационно-правовые формы предприятий геофизи-ческой службы России:
1. Крупные геофизические предприятия системы бывшего Миннефтепрома и Министерства геологии прошли акционирование и приватизацию, при этом доля государства в их акционерном капитале не превышает 40%.
в Восточную нефтяную компанию, Центр геоинформации Томское отделение в Сибирский научно-исследовательский холдинг НК «СИБНЕФТЬ», “Тюменьнефтегеофизика” в Тюменскую нефтяную компанию, “Башнефтегеофизика” в НК “Башнефть”, “Татнефтегеофизика” в НК “Татнефть”).
2. Создана, впервые в России, интегрированная геофизическая компания с собственной научной и приборостроительной базой путем развития научно-технического потенциала ДОАО “Газпромгеофизика”, ОАО “Газпром”.
работ, от разведки до мониторинга и весь инновационный цикл – от НИОКР до широкого производственного применения достижений научно-технического прогресса. Формирование новой структуры геофизической службы отрасли осуществлено руководством ОАО “Газпром” на базе развития ДОАО “Газпромгеофизика” и включения в его состав ведущих научных коллективов России в области геофизических методов исследований, строительства, заканчивания скважин, подсчета запасов УВС: НПЦ “Тверьгеофизика”, “ВНИПИвзрывгеофизика” и сейсморазведочного предприятия “Костромагеофизика”.–[1]
Компьютерные технологии ГИС бурящихся скважин
Компьютерные комплексы для ГИС включают:
разведочных скважин за 2-3 рейса;
o компьютерные наземные регистрирующие лаборатории с бортовыми вычислительными комплексами;
o программное обеспечение для регистрации и экспресс-обработки получаемых геофизических данных на скважине.
Помимо традиционного ранее для России комплекса массовых исследований, компьютерные технологии ГИС включают аппаратуру компенсированного нейтронного и акустического каротажа, литоплотностной каротаж, кислородно-углеродный каротаж, спектральный гамма-каротаж, многозондовые и многочастотные электромагнитные имиджеры (ИКЗ, ВИКИЗ). –[1]
Компьютерные технологии геолого-технологических
исследований бурящихся скважин – ГТИ
Комплексы для ГТИ включают:
o компьютеризованную аппаратуру для экспресс-анализа флюидов, шлама и керна, газового каротажа;
o компьютерную регистрирующую лабораторию с бортовыми вычислительными комплексами;
o программное обеспечение для регистрации и обработки данных ГТИ.
Реализуется параметрический ряд станций ГТИ различного назначения и с различным набором аппаратурно-программных средств для всех категорий скважин.
Аппаратура и программное обеспечение комплексов ГТИ позволяет использовать их также для контроля и управления процессом цементирования скважин. –[1]
Компьютерные технологии исследований
В силу особенностей геологических разрезов и технологий проводки скважин в период массового бурения кустовых наклонно-направленных скважин, в России были разработаны оригинальные технологии бескабельного каротажа таких скважин (ВНИИГИС, ДОАО“Газпромгеофизика”, НПФ “Геофизика”). Ввиду невозможности использования с применявшимися у нас типами промывочных жидкостей гидравлического канала связи “Забой-Устье”, более 25 лет назад в России (ВНИИГИС) была разработана и получила широкое применение технология проводки и исследования таких скважин с использованием электромагнитного канала связи. Позднее такая технология начала применяться Западными компаниями. Эта же технология стала широко применяться и при бурении горизонтальных скважин (ГС). Появились сейчас отечественная и импортная аппаратура с гидравлическим каналом связи. Наряду с технологиями исследований горизонтальных скважин (ГС) с гидравлическим и электромагнитными каналами связи “Забой-Устье”, в России разработаны и получили применение новые, оригинальные технологии исследований ГС:
o Технология “Горизонталь” с использованием кабеля со специальными переводниками (НПФ “Геофизика”);
o Технология исследований с комбинированным каналом связи, применяемая в глубоких скважинах и при наличии в разрезе соляных пластов (ДОАО“Газпромгеофизика”, ВНИИГИС);
o Технология исследований горизонтальных скважин с помощью автономных аппаратурно-методических комплексов “АМАК-Обь” (НПЦ “Тверьгеофизика”, ДОАО“Газпромгеофизика”,).
Аппаратурно-методический комплекс “АМАК-Обь” при перемещении с помощью бурильных труб осуществляет исследования скважин полным комплексом ГИС, таким же, как в вертикальных скважинах, с автономной записью внутри прибора. Последние две технологии реализуются с помощью компьютерных станций ГТИ-ГИС. Благодаря переходу на компьютерные технологии ГИС и ГТИ обеспечиваются:
o повышение в 2 раза производительности ГИС и сокращение срока исследования скважин;
o интегрированная обработка ГИС и ГТИ с целью повышения их информативности;
o оптимизация проводки скважин и режимов бурения по данным ГТИ;
o метрологически обеспеченная информация в стандартах и форматах, пригодных для международного аудита;
–[1]
Компьютерные технологии и оборудование для исследований действующих нефтяных и газовых скважин
Компьютерные комплексы ГИС для действующих нефтяных и газовых скважин включают набор высокочувствительных датчиков (дебита, температуры, давления, состава потока, ГК, акустических шумов, локатор муфт и др.) в модульном исполнении с единым интерфейсом и наземный аппаратурно-программный комплекс с бортовыми вычислительными средствами (ДОАО“Газпромгеофизика”, СКТБ “Геотрон”, НПФ “Геофизика”). Компьютерные комплексы ГИС для действующих газовых скважин (ДОАО “Газпромгеофизика”) обеспечиваются параметрическим рядом специальных лубрикаторов и вспомогательным наземным оборудованием. В комплекс исследований действующих скважин входит малогабаритный импульсный генератор нейтронов, спускаемый через НКТ (ВНИИЯГГ, “Татнефтегеофизика”).–[1]
Новейшие технологии ГИС, созданные в России
Различие условий, традиций, научных школ обусловило оригинальность пути развития российской геофизики и позволило, как это было и ранее (импульсные генераторы нейтронов, ядерно-магнитный каротаж, гидродинамический каротаж, исследования скважин через НКТ, ВСП и др.), предложить ряд новых технологий, представляющий интерес для мирового технического сообщества. Ряд из них (технологии исследования горизонтальных скважин, ГТИ и др.) выше упоминались. Здесь хотелось бы особо отметить технологию определения начальной и текущей нефтенасыщенности пластов-коллекторов на основе анализа различных типов волн акустического многоволнового каротажа. Эта технология, впервые представляющая альтернативу методу Арчи, предложена и разработана в РГУ НГ. Особое значение она может получить в обсаженных скважинах, в комплексе с кислородно-углеродным -каротажем и другими методами, для анализа разработки нефтяных и газовых месторождений. Для реализации этой технологии используется специально разработанная аппаратура многоволнового акустического каротажа (НПЦ “Тверьгеофизика”,ДОАО “Газпромгеофизика”). Для доизвлечения остаточных запасов нефти и газа, наряду с этой технологией, будет весьма перспективна технология их оценки на основе изучения пространственной неоднородности залежей на базе интегрированной обработки данных ГИС (РГУНГ им. Губкина…).–[1]
Дальнейшее развитие нефтегазового комплекса России требует вовлечения в разведку и разработку новых, сложнопостроенных по типам коллекторов и флюидных систем, перспективных отложений. К ним относятся:
o месторождения, приуроченные к коллекторам трещиннного типа (рифейские отложения Юрубчено-Тахомской зоны Восточной Сибири и др.);
o глинистые песчаники в тонкослоистых разрезах (ачимовская свита и юра Западной Сибири и др.);
o битуминозные коллекторы (месторождения Урало-Поволжья, бажениты Западной Сибири) и др.
Новые геологические задачи
нефть). Такими сложными характеристиками отличаются весьма значительные по запасам жидких углеводородов залежи ачимовской толщи Западной Сибири, залежи в глубокозалегающих подсолевых отложениях Прикаспийской впадины и другие. Для решения этих проблем необходимо использование новых методов и методик ГИС. Представляется перспективным использование ядерно-магнитного каротажа в искусственных полях, различных по физической основе имиджеров и сканеров, геохимического каротажа. Главной, на наш взгляд, концептуальной проблемой для развития ГИС является более глубокое, теоретическое и экспериментальное познавание физической сущности отдельных геофизических методов, их функциональных связей с отдельными характеристиками пород и флюидов, и их синергетическое использование для создания искомого геологического образа. –[1]
В последние годы на месторождениях и ПХГ получают распространение новые технологии и конструкции при строительстве скважин. К ним относятся:
o высокопроизводительные скважины большого диаметра на месторождениях и ПХГ;
o разведочные и эксплуатационные скважины на глубокозалегающие (более 5 км) перспективные отложения, в том числе с АВПД и высоким содержанием Н2
S;
o поисково-разведочные скважины малого диаметра (120 мм и менее), в том числе бурящиеся с использованием технологии “КОЛ-ТЬЮБИНГ”;
o горизонтальные скважины и горизонтальные боковые стволы из скважин эксплуатационного фонда.
Все эти технологии и конструкции при строительстве скважин требуют соответствующего обеспечения аппаратурой и технологиями ГИС, пригодными для этих условий и геометрии измерений. –[1]
Интеграция различных методов исследований
Значительные перспективы открывает комплексирование и интеграция различных видов исследований скважин и геологических объектов и создание интегрированных компьютерных комплексов для их реализации с целью решения различных геологических и технологических задач. К их числу следует отнести создаваемые в России:
o интегрированные компьютерные станции, обеспечивающие проведение геолого-технологических и геофизических исследований (система ГТИ-К);
o интегрированные компьютерные станции для ГИС, ГТИ, ВСП в процессе бурения и межскважинных геофизических исследований;
o интегрированные аппаратно-методические комплексы для долговременных геофизических, геохимических и газогидродинамических исследований скважин, пласта, залежи и структур объектов исследований объектов УВС и ПХГ с целью экологического мониторинга и охраны окружающей среды;
o система интегрированной интерпретации данных ГИС, керна, испытаний, полевой геофизики и геофизического контроля за разработкой, с целью использования геолого-геофизической информации для построения геолого-геофизических и газогидродинамических моделей объектов УВС и ПХГ. –[1]
Роль геофизической информации в построении
информационных и управляющих систем
для их сбора и обработки с целью формирования локальных, региональных и отраслевых баз и банков данных геолого-геофизической информации. ДОАО “Газпромгеофизика” ОАО “Газпром”, ГЛАВНИВЦ, МПР РФ, ЦГЭ, Минтопэнерго как главные научно-исследовательские центры проводят разработку и внедрение информационно-измерительных систем и программного обеспечения по иерархии. Указанные разработки предназначены для формирования информационно-вычислительных центров с геолого-геофизической информацией – ГГИ, для многократного использования при подсчете и корректировке запасов УВС, проектировании и управлении разработкой, мониторинге объектов УВС и ПХГ. Сбор информации осуществляется по данным: разведочной геофизики, геофизическим исследованиям скважин, геологическим, геохимическим, газогидродинамическим и гидрогеологическим исследованиям скважин, пластов, залежей объектов УВС и ПХГ, производственно-экономической деятельности предприятий, осуществляющих их проведение. Основными функциями геофизических информационно-вычислительных центров является:
o автоматизированные сбор, регистрация, обработка, хранение и передача по каналам связи ГГИ по иерархии в локальные, региональные и отраслевые ИВЦ предприятий, акционерные общества, территориальные комитеты, компании, ВНИИ, НИИ;
o автоматизация процессов объектно-ориентированной и комплексной обработки ГГИ при проведении поисково-разведочных работ и моделировании залежи;
o интегрированная интерпретация ГГИ и подготовка решений для управления процессами разработки объектов УВС, ПХГ и строительства скважин;
o создание локальных, региональных и отраслевых баз и банков данных геолого-геофизической информации БДГГин при поиске – разведке – обустройстве – разработке – добыче – эксплуатации и мониторинге объектов УВС и ПХГ.
За основу подхода к созданию единой информационно-вычислительной сети принят иерархический принцип организации информационно-вычислительных систем по уровням: локальный – региональный – отраслевой. Формирование ведомственных центров геолого-геофизической информации направлено на обеспечение в перспективе Федерального центра топливно-энергетического комплекса страны. ХХI век является веком компьютеризации и использования информационных технологий для прогнозирования и управления технологическими процессами больших систем с целью оптимизации технологического производства. Информация ГИС имеет определяющее значение при решении этих проблем. –[2]
Перспективы российской службы ГИС
Первоочередной задачей российской службы ГИС является завершение её коренного технического перевооружения, переход на созданные в России компьютерные технологии работ. Отечественная служба ГИС будет сохраняться и развиваться, в основном, на собственной научно-технической основе, с использованием достижений мирового геофизического сообщества. Основные объемы ГИС на территории России для различных Заказчиков будут и в дальнейшем, по экономическим и организационным причинам, выполняться российскими геофизиками, с обеспечением требуемого технического уровня и эффективности работ. В то же время представляется весьма перспективной интеграция сил с западными геофизическими компаниями, как при создании новой техники и технологий ГИС, так и при совместном осуществлении геофизического сервиса, в России и за её пределами. –[1]
Заключение
Внедрение новых технологий в области геофизических методов исследования скважин позволяют проводить масштабные исследования, с высокой точностью определять конструкции скважин и породы из которых они слагаются. Современные автоматизированные приборы позволяют избегать аварии на производстве, а что самое главное уменьшить затраты по проведению исследований.
Список использованных источников
1)
Центр геоинформации Томское отделение Сибирский научно-исследовательский холдинг
2)
http://www.raen.ru/index.php?subcat=39&cat=4 –[1]
3) &uri=page... –[2]
| 
