Способ поиска, разведки, исследования и создания модели месторождения полезных ископаемых

 

Использование: при традиционных схемах геологических разведочных работ по поиску, разведке и исследованию месторождения рудных и нерудных полезных ископаемых, в том числе и воды, преимущественно для участков с известным строением земной коры. Сущность: способ осуществляют с использованием буровых работ или фонда имеющихся скважин и проведением геофизических, геохимических и геотехнологических исследований скважин и полевых геолого-геофизических, геохимических и аэрокосмических работ, обеспечивающих формирование каркаса из разрезов, кубов и (интервалов) слайзов скважин-эталонов. Технический результат: уменьшение себестоимости разведки, повышение экономичности и эффективности контроля эксплуатации месторождений, улучшений экологической обстановки. 31 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к области геофизических методов разведки, в частности вибросейсморазведки, и может быть использовано при традиционных схемах геологических разведочных работ по поиску, разведке и исследованию месторождения рудных и нерудных полезных ископаемых, в том числе и воды, преимущественно для участков с известным строением земной коры.

Геологические разведочные работы по поиску и исследованию нефтегазовых месторождений можно разложить на два этапа: полевые, в первую очередь, сейсмические исследования и бурение скважин. Стоимость первого этапа несравнима со стоимостью второго. Кроме того, бурение скважин в любом случае нарушает экологическую обстановку в окружающем районе, причем в районах с развитой структурой поселений или в районах с повышенной чувствительностью к внешним воздействиям (в частности, в зоне вечной мерзлоты) бурение скважин, тем более заложенных ошибочно, может привести к экологической катастрофе. По этим причинам в последнее время максимальное внимание уделяют развитию полевых, в первую очередь сейсмических методов, позволяющих более точно определить перспективность района поиска, а также места заложения скважины.

Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в разработке способа поиска, разведки и исследования месторождений полезных ископаемых с повышенной точностью прогнозирования.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в уменьшении себестоимости разведки, экономичности и эффективности контроля эксплуатации месторождений полезных ископаемых, а также улучшении экологической обстановки в регионе поисков месторождений за счет уменьшения количества ошибочно пробуренных скважин.

Указанный технический результат достигается использованием способа поиска, разведки, исследования, создания модели, подсчета запасов и мониторинга месторождения полезных ископаемых.

Указанный способ включает проведение буровых работ или использование фонда имеющихся скважин и проведение геофизических и геотехнологических исследований скважин и полевых геолого-геофизических, геохимических и аэрокосмических работ, обеспечивающих формирование: - каркаса из разрезов кубов, интервалов (слайзов) скважин-эталонов на основе обработки и интерпретации геофизической и геотехнологической информации о скважинах с помощью детерминистских (аналитических и петрофизических) и распознавательско-статистических зависимостей и методик (факторный, кластерный, регрессионный, компонентный и др. анализы), в т.ч. корреляции разрезов скважин-эталонов; - корреляционной модели всего множества скважин на основе использования каркаса и корреляционной схемы скважин-эталонов с помощью детерминистско-статистических зависимостей, в т.ч. разбиение разреза скважин на литолого-технологические типы, а также формирование трасс-, либо ГИС-представленных корреляционных скважинно-каротажных или скважинно-параметрических (пористость, проницаемость, глинистость, нефтенасыщенность и др.), в т.ч. псевдоскважинных разрезов, с заданной, например, сейсмической или каротажной дискретностью поверхностных срезов, интервалов (слайзов) или кубов для межскважинного и околоскважинного пространства; - каркаса из сейсмических или комплексных (сейсмо-, грави-, электро- и др.) в глубинном или временном масштабе или набора разнометодных, совмещенных по времени и/или глубине разрезов, поверхностных срезов, интервалов (слайзов) или кубов. Дополнительно проводят геофизические и геолого-технологические исследования скважин в районе исследований. Над информацией скважинного и геотехнологического разреза, поверхностного среза, интервала (слайза) или куба осуществляют стандартные трансформации, такие же трансформации информации с дискретностью каротажного или сейсмического поля осуществляют над всей комплексной, в том числе сейсмической, электрической, гравимагнитной, интегрированной и другой геофизической, геохимической и псевдопотенциальной информацией. Посредством преобразования Гильберта строят разрезы, срезы, слайзы или кубы мгновенных частот, мгновенных амплитуд и мгновенных фаз, и другие преобразования и их псевдоаналоги для полей несейсмоакустической природы. Аналогично преобразуют скважинные информационные объекты, получают наборы (последовательности) свойств в каждой точке выбранного исследуемого пространственно-временного объема, в том числе наборы свойств для каждой точки вдоль стволов скважин. Осуществляют разбиение разрезов скважин на литолого-технологические классы-типы, последовательно применяя итерационные детерминистские и статистические способы оценок сходства и различия без обучения и с обучением. Фиксируют и задают число классов. Вычисляют фильтрационно-емкостные и физические свойства. Между скважинами проводят многопараметровые корреляцию, экстраполяцию и интерполяцию свойств в разрезе, срезе, интервале (слайзе) и кубе с заданным числом классов, формируя каркасы из скважин-эталонов и из геофизических разрезов, срезов, слайзов или кубов. Классифицируют пространственные, межскважинные и околоскважинные объекты на основании сопоставления сформированных каркасов и полученных ранее свойств в скважинах и в межскважинном и околоскважинном пространстве с получением в результате разреза, среза, слайза или куба с заранее заданным числом классов, линиями или поверхностями тектонических или литолого-стратиграфических нарушений и замещений, списка наиболее информативных исходных свойств-признаков, ранжированных по степени информативности, на основании полученных либо использованных детерминистских петрофизических, аналитических и распознавательско-статистических зависимостей результатов геофизических исследований скважин от полученных ранее свойств-признаков с необходимой дискретностью (сейсмической или каротажной) вычисляют (синтезируют) и строят разрезы, срезы, интервалы (слайзы) или кубы модели месторождения с эталонными и наиболее вероятными трасс-представленными или ГИС-представленными совокупными наборами псевдоскважинных (синтетических) и полевых геолого-геофизических трасс-представленных исходных и трансформированных кривых результативных и исходных свойств, составляющими множество синтетических скважин (псевдоскважин), и формируют геолого-геофизическую и геолого-технологическую модели месторождения, сравнивая полученные результаты с историей разработки месторождения, результатами по вновь пробуренным скважинам или уже с заранее известными месторождениями полезных ископаемых или частями таких месторождений с одинаковым геологическим строением, судят как о наличии месторождения, так и о его геологических, геофизических, геохимических и технологических характеристиках, в том числе о величине и категории запасов, коэффициенте извлечения полезного ископаемого, рекомендациях по разработке, прогнозируемых добычах и дебитах, в частности, по направлениям первичных, вторичных и третичных воздействий на пласт, в случае жидких и газообразных углеводородов по направлениям поисков и разведки твердых полезных ископаемых и водоносных горизонтов. Обычно в качестве эталонов для вертикальной и горизонтальной корреляции и интерпретации используют выборочные фрагменты скважин и геофизических разрезов. Преимущественно используют безэталонную классификацию. При наличии одной скважины ее используют точно так же, как это описано выше. Также при наличии одной скважины ее или ее пространственно-информационные фрагменты используют для создания псевдоэталонов в разных частях исследуемого среза, разреза, слайза и куба. При отсутствии скважин-эталонов используют в качестве псевдоэталонов для классификации выборочные пространственно-информационные фрагменты геофизических комплексных и локальных геофизических (например, сейсмических) и геотехнологических полей, а для количественных расчетов псевдоэталоны имитируют из указанных фрагментов по известным статистическим зависимостям, либо заимствуют с территорий (в т.ч. и сопредельных) с близкими геологическими условиями. При наличии лишь одного исходного поля его используют так же, как это описано выше. При классификации проводят варьирование числом классов. Обычно дополнительно восстанавливают характеристики ГИС и ГТИ в скважинах по данным ГИС на других скважинах с использованием численных методов, использующих комплекс данных ГИС, ГТИ и полевые методы. Предпочтительно над псевдоскважинами осуществляют аналитические действия, аналогичные действиям, осуществляемым над реальными скважинами. При наличии сейсмической информации по месту поиска производят пересчет сейсмических данных из временного в глубинное представление с предварительным вычислением указанных выше стандартных трансформант, включая преобразование Гилберта, ПАК и пиковые (walevet) преобразования, причем полученную информацию используют при математической обработке и классификации полученных объектов. Преимущественно дополнительно к преобразованиям Гильберта на основании интервального скоростного анализа в скважинах и на сейсмических данных, а также на основании моделей различных физических величин в скважинах или априорных представлений о минимальных и максимальных значениях этих величин в скважинах строят разрезы интервальной, средней и эффективной скорости, псевдоакустики и пиковых (wavelet) преобразований для этих величин и их градиентов, используя их для построения моделей месторождения. Обычно используют в качестве стандартных транформант осредненные оценки технологических, комплексных геофизических, локальных геофизических, например волновых сейсмических полей, одинаковые для всех точек интервалов разреза, или плоскостных срезов, или слайзов, или кубов. Преимущественно в наборе указанных физических величин используют плотность, коэффициент Пуассона, сжимаемость и акустическую жесткость, амплитудно-частотные и фазовые характеристики; их комбинации и трансформанты для продольных и поперечных сейсмических волн, обменных волн или волн других типов. Кроме того, в качестве указанных физических величин могут использовать плотность, сжимаемость, объемные или весовые содержания полезных ископаемых или элементов, пористость и проницаемость либо иные количественные характеристики породы. При интерполяции, экстраполяции, классификации и построении синтетических скважин используют методы кластерного анализа. При отсутствии изначального сплошного литологического расчленения скважин разбиение разрезов эталонного и/или всего множества скважин на литолого-технологические классы-типы методами кластерного анализа осуществляют на всем исходном множестве скважин на основе исходного ограниченного множества реперов, прослеженных на всех скважинах, или на их большинстве визуально, или по характерным числовым значениям скважинных полей, или по известным выборочным литотипам. Обычно разбиение разрезов скважин на литолого-технологические классы производят методами кластерного анализа вдоль стволов каждой скважины по известным пластам (пропласткам-реперам). Кроме того, разбиение разрезов скважин на литолого-технологические классы могут производить методами кластерного анализа как вдоль каждой скважины, так и по всему множеству скважин по единому множеству пластов (пропластков-реперов). При отсутствии изначального литологического разбиения скважин реперные кластеры задают характерными фрагментам скважин вдоль стволов скважин. При наличии каркасного разбиения эталонных скважин вдоль стволов скважин по классам-типам и наличии геофизического, геометрического и параметрического каркаса и каркаса многопараметровой корреляции, экстраполяции и интерполяции в разрезе, срезе, интервале (слайзе) или кубе, классификацию и построение синтетических скважин осуществляют автоматически или полуавтоматически, учитывая тектонические нарушения, выклинивания и замещения. При наличии каркасного разбиения скважин, но при отсутствии каркасов скважин и геофизических и параметрических полей - при классификации используют интерактивный режим. При численных расчетах, в частности, используют регрессию со степенями или другими нелинейными функциями. При интерполяции, экстраполяции, классификации и построении синтетических скважин используют метод поиска связных элементов в пространстве свойств. Для расчета эталонных либо синтетических (псевдоскважинных) кривых используют заранее сформированный и динамически пополняемый стандартный банк петрофизических вероятностно-статистических и аналитических зависимостей типа "параметр-параметр", "параметр-признак", "признак-признак" как для скважинных, так и для полевых и геотехнологических данных. При формировании геолого-геофизической и геолого-технологической модели нефтегазового месторождения на основе псевдоскважинных (синтетических) кривых используют критерии: - заведомой водоносности пласта или пропластка, когда сопротивление пласта ρ_п меньше или равно сопротивлению вмещающих глин ρ_гл: ρ_п≤ρ_гл, - заведомой нефтегазоносности, когда учитывается общая объемная глинистость пласта С_гл (0-1) и структурный коэффициент М (0,3-1 от слабоглинистых до сильноглинистых пород): - преимущественной нефтегазоносности (нефть-вода; нефти больше 50%) когда и вероятность нефтегазоносности где 1≤Т<1≤T≤∞; определяет границу между категориями преимущественной нефтегазоносности (нефть-вода) и преимущественной водоносности (вода-нефть), в среднем Т= 2, что соответствует 50% вероятности нефтегазоносности; Δ - ширина области неопределенности решения; - преимущественной водоносности (вода-нефть, воды больше 50%) когда вероятность водоносности При вычислении кривых фильтрационно-емкостных и физических свойств в эталонных либо синтетических (псевдо) скважинах или по данным сейсморазведки в выбранном исследуемом объеме при исследовании нефтегазового месторождения используют для расчета пористости К_п по АК - зависимости где L_i - медленности (величины, обратные скорости): L - в пласте в целом, L_cк - в матрице породы, L_фп - во флюиде и по поверхности порового пространства, М и А - структурные коэффициенты, зависящие от структуры порового пространства, глинистости, карбонатности и т.д. При вычислении кривых фильтрационно-емкостных и физических свойств в эталонных либо синтетических (псевдо) скважинах используют для расчета пористости по нейтронным методам зависимости
где Y_нк - показания нейтронного метода в пласте в целом, Y_ск - в матрице породы, Y_ф - во флюиде; t и а - структурные параметры, зависящие от типа породы и структуры порового пространства, а также вида нейтронного каротажа, причем в значении Y_ск и Y_ф вносятся мультипликативные поправки α, β, γ, Θ, ε, ϕ, на эксцентриситет, обсадную колонну, цементное кольцо, соленость бурового раствора, глинистую корку, каверны в стволе скважин и т. д. из соответствующих таблиц. Обычно применяют метод двух или более опорных пластов с известными свойствами и значениями полей, из решения уравнений для которых определяют необходимые значения показаний полей в матрице, флюиде, структурные и поправочные коэффициенты, а при расчетах плотности (или пористости) по ГТК используют формулы и приемы, приведенные ранее. Преимущественно наиболее характерные опорные глины отыскивают по минимуму функционала, зависящего от значений ПС, ГК, удельного сопротивления, кавернометрии, скоростей продольных и поперечных волн, сжимаемости, спектрометрии ГК, поглощения, затухания. Для расчета глинистости используют зависимость естественной радиоактивности Y_тк и глинистости Y=R•C^К _ГЛ, где К и R - структурные коэффициенты, зависящие от песчанистости, алевритистости, минерального состава глин. При формировании геолого-геофизической и геолого-технологической модели нефтегазового месторождения на основе псевдоскважинных (синтетических) кривых отыскивают зоны трещиноватости по минимуму функционала от мгновенной частоты, сжимаемости, интервальной скорости продольной и поперечной волн, коэффициенту Пуассона, удельному сопротивлению структурных коэффициентов из электрокаротажа и сейсмоакустики, скорости медленной внутренней порово-флюидной волны (типа БИО), поглощения, затухания. Обычно после построения срезов, слайзов, разрезов или кубов интервальных скоростей, коэффициентов Пуассона, сжимаемости и псевдоакустики анализируют главные компоненты срезов, слайзов, разрезов или кубов и главные факторы срезов, слайзов, разрезов или кубов. В случае наличия данных о потенциальных и квазипотенциальных полях используют их аналитические продолжения вниз и вверх и трансформанты (разности, суммы, плотность, магнитную проницаемость, полные нормированные градиенты, плотность линеаментов и др.) в форме трасс - представлений в разрезе, срезе, слайзе или кубе в качестве информативного набора исходных данных. В случае появления вновь пробуренных скважин с данными ГИС и ГТИ после классификации сравнивают полученные данные с данными ГИС и ГТИ с целью выводов о правильности и надежности прогнозов. При наличии электроразведочной информации по месту поиска осуществляют ее привязку к глубинному представлению потенциальных и/или сейсмических данных посредством их экстраполяции или интерполяции.

В предпочтительном варианте предлагаемый способ реализуют следующим образом.

Формируют сейсмический разрез, поверхностный срез, слайз (интервал) или куб. Проводят геофизические и геолого-технологические исследования скважин в месте поиска. Над сейсмическим разрезом, поверхностным срезом, слайзом или кубом осуществляют трансформации. Такие же трасформации информации осуществляют над всей комплексной скважинной геофизической и геолого-технологической информацией. Посредством преобразования Гильберта строят разрезы, поверхностные срезы, слайзы и кубы мгновенных частот, мгновенных амплитуд и мгновенных фаз. Получают набор свойств для каждой точки. Аналогичные процедуры осуществляют над скважинными информационными объектами. Вдоль стволов скважин на основании полученных ранее свойств осуществляют разбиение разрезов скважин на литолого-технологические классы-типы, последовательно применяя итерационные, детерминистские и статистические способы оценок сходства и различий без обучения и с обучением, фиксируют и задают число классов. Между скважинами проводят многопараметрную корреляцию и интерполяцию свойств в разрезе, поверхностным срезе, слайзе или кубе с заданным числом классов. Классифицируют все пространственные межскважинные и околоскважинные объекты на основании полученных ранее свойств с получением в результате разреза, поверхностного среза, слайза или куба с заранее заданным числом классов, линиями тектонических или литолого-стратиграфических несогласий, списка наиболее информативных свойств, ранжированных по степени информативности. На основании определения зависимости результатов геофизических исследований скважин от полученных ранее свойств строят разрезы или кубы псевдоскважин с псевдоскважинными кривыми и, сравнивая полученные результаты с заранее известными месторождениями полезных ископаемых с одинаковым геологическим строением, судят о наличии месторождения и его геологических, геофизических, геохимических и технологических характеристиках. Предпочтительно после осуществления преобразования Гильберта на основании моделей различных физических величин в скважинах или априорных представлениях о минимальных и максимальных значениях этих величин в скважинах строят разрезы псевдоакустики для этих величин. Предпочтительно при классификации используют метод поиска связных элементов в пространстве свойств или методы кластерного анализа. Обычно в качестве указанных физических величин используют акустическую жесткость для сейсмических волн. Преимущественно после построения разрезов или кубов псевдоакустики анализируют главные компоненты разрезов или кубов и главные факторы разрезов или кубов. Обычно в случае наличия данных о потенциальных полях используют их аналитические продолжения и трансформанты в форме трасс-представлений в разрезе или кубе в качестве дополнительных исходных данных. Преимущественно при известности данных ГИС и ГТИ после классификации сравнивают полученные данные с данными ГИС и ГТИ.

При реализации способа традиционным способом проводят геофизические исследования скважин. Также традиционными способами сейсморазведки получают сейсмический разрез, поверхностный срез, слайз или куб. Над сейсмическим разрезом, поверхностным срезом, интервалом (слайзом) или кубом для получения характеристик - свойств каждой точки исходного пространственно-временного сейсмического поля осуществляют стандартные операции трансформации: полосовая фильтрация 4-х частотными нуль-фазовыми трапецеидальными фильтрами в различных диапазонах частот, когерентная фильтрация, гомоморфная фильтрация, гомоморфная деконволюция, нуль-фазовая деконволюция, устранение линейных трендов амплитуд и средних значений амплитуд. Затем посредством преобразований Гильберта над исходным разрезом, поверхностным срезом, слайзом или кубом получают в результате трансформаций и преобразований разрезы мгновенных частот, мгновенных амплитуд и мгновенных фаз. Получают характеристики каждой геометрической точки исходного разреза, среза, слайза или куба в виде набора свойств, представляющих собой совокупности значений величин, разрезы, поверхностные срезы, слайзы или кубы которых были получены ранее. Эти свойства точек будут рассмотрены как координаты точек в многомерном пространстве свойств. Такие же трансформации информации осуществляют над всей имеющейся комплексной скважинной, геофизической и геолого-технологической информацией. Отдельно для скважин осуществляют классификацию, идентифицируют классы и их число с заданным числом классов и проводят межскважинную и околоскважинную корреляцию и интерполяцию получившихся свойств. В этих процедурах используют способы оценки сходства как без обучения, так и с обучением. На основании полученных ранее свойств (координат точек) проводят классификацию объектов предпочтительно с использованием методов кластерного анализа и поиска связанных элементов в пространстве свойств. В результате классификации получают разрез, поверхностный срез, слайз или куб, содержащий разбиение точек на заранее заданное число классов, линий или поверхности тектонических или литолого-стратиграфических несогласий, список наиболее информативных свойств, ранжированных по степени информативности, а также оценка качества классификации. По итогам классификации осуществляют привязку полученного разреза, поверхностного среза, слайза или куба к геологическим, геолого-технологическим или геофизическим реперам или литологическим колонкам в скважинах с получением экстраполяции геологических, геолого-технологических или геофизических реперов или литологических типов на весь разрез, поверхностный срез, слайз или куб. Осуществляют все перечисленные выше стандартные трансформирующие и содержательные операции над волновыми и потенциальными полями, а также квазипотенциальными полями, включая привлечения, пересчет вверх и вниз и другие трансформации потенциальных и квазипотенциальных полей с привязкой в виде глубинного или временного трасс-представления в каждой геометрической точке исходного разреза, поверхностного среза, слайза или куба. Проводят классификацию разрезов, поверхностных срезов, слайзов и кубов, их привязку к геологическим, геофизическим и геолого-технологическим реперам, экстраполируют и интерполируют эти реперы на сейсмический или потенциальный (квазипотенциальный) разрез, поверхностный срез или куб с построением разрезов, поверхностных срезов, слайзов и кубов прогнозных геолого-географических и геолого-технологических характеристик (свойств) и оценку их неопределенности. На основании полученных ранее параметров скважин строят разрезы, плоскостные срезы, слайзы или кубы псевдоскважин с псевдоскважинными кривыми. Под псевдоскважинной кривой понимается прогнозная кривая какого-либо геофизического параметра, измеренного в реальной скважине, определенная (спрогнозированная) в каком-либо месте земной коры в предположении, что там пробурена скважина. Прогноз может быть сделан в виде псевдосейсмических трасс-представления или тис-представления. Совокупность псевдоскважинных кривых, спрогнозированных в каком-либо одном месте земной коры, называют псевдоскважиной. Операция получения псевдоскважин состоит в создании математической модели для каждой ОГТ или глубинной точке другого метода накопления (ДМО, ПРО, ЭРO и др.) на основании известных и вычисленных полей нового поля псевдоскважинных кривых, представляющую собой экстраполяцию совокупности каротажных кривых скважин-реперов. Каротажные кривые скважин-реперов являются измеренными в скважинах значениями какой-либо из каротажных характеристик: сопротивления, естественной гамма-активности, нейтронного каротажа, каротажа плотности, пористости, скорости и т. д. В рамках моделирования возможна оценка надежности получения псевдокаротажного (псевдоскважинного) разреза или куба. Псевдокаротажная кривая - термин, равнозначный псевдоскважинной кривой. Псевдокаротажный (псевдоскважинный) куб - это совокупность псевдоскважинных кривых, картографически привязанных к какой-либо площадке поверхности Земли подобно сейсмическому кубу. Каждая модель псевдоскважинной кривой и псевдоскважины в целом, порожденная операциями над сейсмотрассами ОГТ или другого метода накапливания (ДМО, ПРО, ЭРО и др.) и их трансформантами и/или трасс-представлениями потенциальных и квазипотенциальных полей и их трансформант в каждой геометрической точке исследуемого объема, характеризуется оценками надежности построения модели и дает возможность реализации классического подхода к каждой псевдоскважинной кривой с позиции автоматической или ручной интерпретации методов каротажа (ГИС): корреляция литологического расчленения, определения параметров оценки запасов и разработки месторождения. Это приводит к получению независимых геологических и технологических решений, подтверждающих ранее сделанные выводы, и к получению псевдокаротажных разреза, среза или куба исходного объекта (разреза, среза или куба) для дальнейшей более достоверной интерпретации или переинтерпретации геофизических полей и их совокупности по технологии, описанной выше. На основании сравнения полученных результатов с известным месторождением со сходным геологическим строением судят о наличии или отсутствии месторождения в месте поиска и, при наличии месторождения, о его геологических, геофизических, геохимических и технологических характеристиках.

При отсутствии сплошных сейсмических комплексных, потенциальных или ГИС, ГТИ и литологических характеристик вдоль стволов скважин в качестве эталона предпочтительно используют для вертикальной и горизонтальной корреляции и интерпретации выборочные фрагменты, в том числе и на основе визуального анализа или по числовьм значениям. При отсутствии эталонов по разрезу скважин или в межскважинном и околоскважинном пространстве преимущественно используют безэталонные классификации, в том числе и по способу наименьшего незамкнутого пути. При кластеризации и классификации возможно варьирование числом классов, причем по количеству и взаимному расположению классов выносят суждение о достоверности корреляции скважин. При отсутствии характеристик кривых ГИС или ГТИ на некоторых скважинах-эталонах возможно восстановление этих кривых ГИС или ГТИ в некоторых скважинах по данным ГИС на других скважинах с использованием регрессионных, детерминистских или каких-либо других численных методов, использующих комплекс данных ГИС, ГТИ и полевых методов. Предпочтительно при исследовании псевдоскважин используют те же методы и способы, что и при исследовании реальных скважин. Преимущественно интерполяцию между скважинами, корреляцию или построение псевдоскважин осуществляют в границах классов, кластеров, таксонов, тектонических нарушений или по вычисленным расчетам или интерактивно интервалов.

Наряду с осуществлением преобразования Гильберта над исходным разрезом или кубом возможно построение на основании моделей различных физических величин в скважинах или априорных представлений о минимальных и максимальных значениях этих величин разрезов, срезов, слайзов или кубов ПАК или пиковых (wavelet) преобразований для этих величин. В качестве указанных значений предпочтительно используют акустическую жесткость для продольных или поперечных волн и иные величины (скорости сейсмоакустических продольных и поперечных волн и пористость). В случае наличия данных об аномальных значениях гравитационных и магнитных полей и данных о значении скоростей продольных волн строят разрезы или кубы указанных полей и их производных на различные направления стандартными способами продолжения гравитационных и магнитных полей вниз и вычисляют трансформант этих полей. Перед классификацией объектов их ранее определенные свойства могут быть подвергнуты дополнительному анализу главных компонент и анализу главных факторов, в частности, методом минимальной нагрузки. Это позволяет выбрать совокупность главных компонент или главных факторов, объясняющих значительную часть дисперсии. В результате из всего набора свойств будут выбраны только те свойства, которые являются линейной комбинацией исходных свойств и линейно независимы друг от друга. Анализ полученного в результате классификации разреза может быть проведен с использованием полученных на стадии формирования сейсмического разреза данных геофизического и геолого-технологического исследования скважин (ТИС) и ГТИ. В этом случае при использовании данных ГИС и ГТИ может быть осуществлена привязка полученного, а следовательно, и исходного разрезов к данным ГИС и ГТИ, а также экстраполяции геологических реперов на разрез. Может быть использован регрессионный анализ зависимости данных ГИС и ГТИ от разрезов и кубов, характеризующих свойства объектов, или проведена интерполяция данных ГИС и ГТИ в пространстве свойств с построением разрезов или кубов прогнозов данных ГИС и ГТИ и оценок их неопределенности.

Методом компонентного анализа вышеуказанные свойства могут быть представлены в виде линейных комбинаций новых линейно-независимых ортогональных свойств - главных компонент. При этом дополнительно получают сведения о вкладе главных компонент в информацию о среде. Может оказаться, что разрез какой-нибудь главной компоненты, например первой главной компоненты, значительно информативнее характеризует геологический разрез по сравнению с исходным сейсмическим разрезом. В результате набор исходных свойств в каждой точке заменяют набором главных компонент - ортогональных свойств, ранжированных по степени вклада в информацию о среде.

Добавление к уже имеющимся данным разрезов псевдокаротажных (псевдоскважинных) кривых позволяет значительно повысить информативность данных, используемых для последующей интерпретации материала с повышением точности прогноза наличия месторождения и его характеристик.

В дальнейшем изобретение будет иллюстрировано следующим примером.

При поиске подземного водонасыщенного пласта в Средней Азии был проведен обычный комплекс сейсмических исследований, а также гравиметрические и магнитометрические исследования. Над полученным сейсмическим волновым полем были проведены описанные выше трансформации - анализ спектра мощности, расчет мгновенных динамических характеристик и другие указанные ранее процедуры. Над потенциальными полями были проведены указанные выше трансформации - продолжения полей вниз и вверх, получение трасс-представлений потенциальных полей, расчет производных и градиентов. Полученные результаты были использованы для получения интервальных прогнозов водоносности по псевдокаротажным характеристикам на основе классификации в пространстве признаков.

Более светлые по окраске участки оказались сконцентрированными в верхней части и центре полученного разреза, а темные участки расположились в нижней части, а также справа и слева от центра. Согласно петрофизическим и геологическим представлениям именно светлые участки-классы свидетельствуют о водоносности слоев (высокая пористость, низкие сейсмические скорости, отсутствие высокочастотных магнитных аномалий, выходы в приповерхностные слои в виде ключей на смежных площадях).

Результаты бурения подтвердили правильность прогноза о наличии водоносного слоя.

Использование предлагаемого способа позволяет уменьшить себестоимость разведки, увеличить экономичность и эффективность контроля эксплуатации месторождений полезных ископаемых, а также улучшить экологическую обстановку в регионе поисков месторождений за счет уменьшения количества ошибочно пробуренных скважин.

Формула изобретения

1. Способ поиска месторождения полезных ископаемых, отличающийся тем, что формируют каркас из разрезов, кубов и/или слайзов скважин-эталонов на основе проведенных буровых работ и фонда имеющихся скважин с учетом проведенных геофизических, геохимических и геотехнологических исследований скважин и полевых геолого-геофизических, геохимических и аэрокосмических работ, а также обработки и интерпретации геофизической, геохимической и геотехнологической информации о скважинах с помощью детерминистских и распознавательско-статистических зависимостей и методик, в том числе корреляции разрезов скважин-эталонов, формируют корреляционную модель всего множества скважин на основе использования каркаса и корреляционной схемы скважин-эталонов с помощью детерминистско-статистических зависимостей, в том числе разбиения разреза скважин на литолого-технологические типы, а также формируют трасс- и ГИС-представленные корреляционные скважинно-каротажные и скважинно-параметрические, в том числе псевдоскважинные разрезы, с заданной дискретностью поверхностных срезов, слайзов и кубов для межскважинного и околоскважинного пространства, формируют каркас из сейсмических и комплексных в глубинном или временном масштабе и наборов совмещенных по времени и глубине разрезов, поверхностных срезов, слайзов и кубов, причем дополнительно проводят геофизические и геолого-технологические исследования скважин в районе исследований, над информацией скважинного и геотехнологического разреза, поверхностного среза, слайза и куба осуществляют стандартные трансформации, такие же трансформации информации с дискретностью каротажного и сейсмического поля осуществляют над всей комплексной, в том числе геофизической, геохимической и псевдопотенциальной информацией, посредством преобразования Гильберта строят разрезы, срезы, слайзы и кубы мгновенных частот, мгновенных амплитуд, мгновенных фаз и их псевдоаналоги для полей несейсмоакустической природы, аналогично преобразуют скважинные информационные объекты, получают наборы свойств в каждой точке выбранного исследуемого пространственно-временного объема, в том числе наборы свойств для каждой точки вдоль стволов скважин, осуществляют разбиение разрезов скважин на литолого-технологические классы-типы, последовательно применяя итерационные детерминистские и статистические способы оценок сходства и различия без обучения и с обучением, фиксируют и задают число классов, вычисляют фильтрационно-емкостные и физические свойства, между скважинами проводят многопараметровые корреляцию, экстраполяцию и интерполяцию свойств в разрезе, срезе, слайзе и кубе с заданным числом классов, формируя каркасы из скважин-эталонов и из геофизических разрезов, срезов, слайзов и кубов, классифицируют пространственные, межскважинные и околоскважинные объекты на основании сопоставления сформированных каркасов и полученных ранее свойств в скважинах и в межскважинном и околоскважинном пространстве с получением в результате разреза, среза, слайза и куба с заранее заданным числом классов, линиями и поверхностями тектонических и литолого-стратиграфических нарушений и замещений, списка наиболее информативных исходных свойств-признаков, ранжированных по степени информативности, на основании полученных и использованных детерминистских петрофизических, аналитических и распознавательско-статистических зависимостей результатов геофизических, геохимических и геотехнологических исследований скважин от полученных ранее свойств-признаков с необходимой дискретностью вычисляют и строят разрезы, срезы, слайзы и кубы модели месторождения с эталонными и наиболее вероятными трасс-представленными и ГИС-представленными совокупными наборами пседоскважинных и полевых геолого-геофизических, геохимических и геотехнологических трасс-представленных исходных и трансформированных кривых результативных и исходных свойств, составляющими множество псевдоскважин, и формируют геолого-геофизическую и геолого-технологическую модели месторождения, сравнивая полученные результаты с историей разработки месторождения, результатами по вновь пробуренным скважинам и уже с заранее известными месторождениями полезных ископаемых и частями таких месторождений с одинаковым геологическим строением, судят как о наличии месторождения, так и о его геологических, геофизических, геохимических и технологических характеристиках, в том числе о величине и категории запасов, химическом составе нефтей и газов, коэффициенте извлечения полезного ископаемого, рекомендациях по разработке, прогнозируемых добычах и дебитах, в частности по направлениям первичных, вторичных и третичных воздействий на пласт в случае жидких и газообразных углеводородов, по направлениям поисков и разведки твердых полезных ископаемых и водоносных горизонтов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве эталонов для вертикальной и горизонтальной корреляции и интерпретации используют выборочные фрагменты скважин и геофизических разрезов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют безэталонную классификацию.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что при наличии одной скважины ее также, как и при наличии большего множества скважин, обрабатывают, интерпретируют, коррелируют, экстраполируют и интерполируют по вертикали и по горизонтали с геофизическими и геотехнологическими полями и их трансформантами, используют при классификации и расчетах параметров, причем информацию о скважине и ее пространственно-информационные фрагменты используют для создания псевдоэталонов в разных частях исследуемого среза, разреза, слайза и куба.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отсутствии скважин-эталонов используют в качестве псевдоэталонов для классификации выборочные пространственно-информационные фрагменты геофизических комплексных и локальных геофизических, геотехнологических полей, а для количественных расчетов псевдоэталоны имитируют из указанных фрагментов по известным статистическим зависимостям либо применяют эталоны, используемые на территориях с близкими геологическими условиями.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что при классификации проводят варьирование числом классов.

7. Способ по пп.1-6, отличающийся тем, что при наличии одного исходного геофизического, геохимического и геотехнологического поля над ним осуществляют всю последовательность процедур трансформации, обработки, интерпретации и расчетов параметров, осуществляют увязку со скважинами, если они существуют, производят эталонную и безэталонную классификацию и судят о геолого-технологических свойствах залежи.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно восстанавливают характеристики ГИС и ГТИ, а также геохимических исследований в скважинах по данным ГИС на других скважинах с использованием численных методов, использующих комплекс данных ГИС, геохимических исследований, ГТИ и полевые методы.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что над информацией о псевдоскважинах осуществляют аналитические действия, аналогичные действиям, осуществляемым над информацией о реальных скважинах.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что при наличии сейсмической информации по месту поиска производят пересчет сейсмических данных из временного в глубинное представление с предварительным вычислением указанных выше стандартных трансформант, включая преобразование Гильберта, ПАК и пиковые преобразования, причем полученную информацию используют при математической обработке и классификации полученных объектов.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно к преобразованиям Гильберта на основании интервального скоростного анализа в скважинах и на сейсмических данных, а также на основании моделей различных физических величин в скважинах и априорных представлений о минимальных и максимальных значениях этих величин в скважинах строят разрезы интервальной, средней и эффективной скорости, псевдоакустики и пиковых преобразований для этих величин и их градиентов, используя их для построения моделей месторождения.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют в качестве стандартных трансформант осредненные оценки технологических, геохимических, комплексных геофизических, локальных геофизических, например волновых сейсмических полей, одинаковые для всех точек интервалов разреза, плоскостных срезов, слайзов и кубов.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что в наборе указанных физических величин используют плотность, коэффициент Пуассона, сжимаемость и акустическую жесткость, амплитудно-частотные и фазовые характеристики, их комбинации и трансформанты для продольных и поперечных сейсмических волн, обменных волн, а также волн других типов.

14. Способ по п. 11, отличающийся тем, что в качестве указанных физических величин используют плотность, электрические и геомагнитные характеристики среды, объемные и весовые содержания полезных ископаемых и элементов, пористость и проницаемость, трещиноватость, коэффициенты анизотропии, а также иные количественные характеристики породы.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что при интерполяции, экстраполяции, классификации и построении синтетических скважин используют методы кластерного анализа.

16. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при отсутствии изначального сплошного литологического расчленения скважин разбиение разрезов эталонного и всего множества скважин на литолого-технологические классы-типы методами кластерного анализа осуществляют на всем исходном множестве скважин на основе исходного ограниченного множества реперов, прослеженных по меньшей мере на большинстве всех скважин визуально и по характерным числовым значениям скважинных полей, а также по известным выборочным литотипам.

17. Способ по п.1, отличающийся тем, что разбиение разрезов скважин на литолого-технологические классы производят методами кластерного анализа вдоль стволов каждой скважины безэталонным способом и по известным горизонтам, пластам и пропласткам-реперам, взятым в качестве эталонов.

18. Способ по п.1, отличающийся тем, что разбиение разрезов скважин на литолого-технологические классы производят методами кластерного анализа как вдоль каждой скважины, так и по всему множеству скважин безэталонным способом и по единому множеству горизонтов, пластов и пропластков-реперов.

19. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при отсутствии изначального литологического разбиения скважин реперные кластеры задают характерными фрагментам скважин вдоль стволов скважин.

20. Способ по п.1, отличающийся тем, что при наличии каркасного разбиения эталонных скважин вдоль стволов скважин по классам-типам и наличии геофизического, геометрического и параметрического каркаса, а также каркаса многопараметровой корреляции, экстраполяции, интерполяции в разрезе, срезе, слайзе, кубе классификацию и построение синтетических скважин осуществляют по меньшей мере полуавтоматически, учитывая тектонические нарушения, выклинивания и замещения.

21. Способ по п.1, отличающийся тем, что при наличии каркасного разбиения скважин, но при отсутствии каркасов между скважинами и геофизических и параметрических полей, при классификации используют интерактивный режим.

22. Способ по п.1, отличающийся тем, что при численных расчетах, в частности, используют линейную регрессию, регрессию со степенями и другими нелинейными функциями.

23. Способ по п.1, отличающийся тем, что при интерполяции, экстраполяции, классификации и построения синтетических скважин используют метод поиска связных элементов в пространстве свойств.

24. Способ по п.1, отличающийся тем, что для расчета эталонных и псевдоскважинных кривых используют заранее сформированный и динамически пополняемый стандартный банк петрофизических вероятностно-статистических и аналитических зависимостей типа параметр - параметр, параметр - признак, признак - признак как для скважинных, так и для полевых и геотехнологических данных.

25. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формировании геолого-геофизической и геолого-технологической модели нефтегазового месторождения на основе псевдоскважинных кривых используют критерии заведомой водоносности пласта и пропластка, когда сопротивление пласта ρ_п меньше или равно сопротивлению вмещающих глин ρ_гл: ρ_п≤ρ_гл, заведомой нефтегазоносности, когда учитывается общая объемная глинистость пласта С_гл и структурный коэффициент М: ρ_п≥(ρ_гл/C^м_гл), преимущественной нефтегазоносности (нефть - вода; нефти больше 50%), когда

и вероятность нефтегазоносности

где 1≤Т<∞; определяет границу между категориями преимущественной нефтегазоносности (нефть - вода) и преимущественной водоносности (вода - нефть), в среднем Т=2, что соответствует 50%-ной вероятности нефтегазоносности; Δ - ширина области неопределенности решения; преимущественной водоносности (вода - нефть, воды больше 50%), когда

вероятность водоносности

26. Способ по п.1, отличающийся тем, что при вычислении кривых фильтрационно-емкостных и физических свойств в эталонных и псевдоскважинах, а также по данным сейсморазведки в выбранном исследуемом объеме при исследовании нефтегазового месторождения, используют для расчета пористости К_п по АК-зависимости

где L_i - медленности (величины, обратные скорости): L - в пласте в целом, L_ск - в матрице породы, L_фп - во флюиде и по поверхности порового пространства;
М и А - структурные коэффициенты, зависящие от структуры порового пространства, глинистости, карбонатности и т.д.

27. Способ по п.2, отличающийся тем, что при вычислении кривых фильтрационно-емкостных и физических свойств в эталонных, а также псевдоскважинах используют для расчета пористости по нейтронным методам зависимости

где Y_нк - показания нейтронного метода в пласте в целом;
Y_ск - в матрице породы;
Y_ф -во флюиде;
t и a - структурные параметры, зависящие от типа породы и структуры порового пространства, а также вида нейтронного каротажа, причем в значении Y_ск и Y_ф вносятся мультипликативные поправки α, β, γ, Θ, ε, ϕ, на эксцентриситет, обсадную колонну, цементное кольцо, соленость бурового раствора, глинистую корку, каверны в стволе скважин и т.д. из соответствующих таблиц.

28. Способ по п.25 или 26, отличающийся тем, что применяют метод двух и более опорных пластов с известными свойствами и значениями полей, из решения уравнений для которых определяют необходимые значения показаний полей в матрице, флюиде, структурные и поправочные коэффициенты.

29. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формировании геолого-геофизической и геолого-технологической модели нефтегазового месторождения на основе псевдоскважинных кривых, отыскивают зоны трещиноватости по минимуму функционала от мгновенной частоты, сжимаемости, интервальной скорости продольной и поперечной волн, коэффициенту Пуассона, удельному сопротивлению структурных коэффициентов из электрокаротажа и сейсмоакустики, скорости медленной внутренней порово-флюидной волны, поглощения, затухания.

30. Способ по п.1, отличающийся тем, что после построения срезов, слайзов, разрезов и кубов интервальных скоростей, коэффициентов Пуассона, сжимаемости и/или псевдоакустики анализируют главные компоненты срезов, слайзов, разрезов и кубов и главные факторы срезов, слайзов, разрезов и кубов.

31. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае наличия данных о потенциальных и квазипотенциальных полях используют их аналитические продолжения вниз и вверх и трансформанты в форме трасс-представлений в разрезе, срезе, слайзе и кубе в качестве информативного набора исходных данных, а при наличии электроразведочной информации осуществляет ее привязку к глубинному представлению потенциальных и сейсмических данных посредством их экстраполяции и интерполяции.

32. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае появления вновь пробуренных скважин с данными ГИС и ГТИ после классификации сравнивают полученные данные с данными ГИС и ГТИ с целью выводов о правильности и надежности прогнозов.

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 20.06.2007

Извещение опубликовано: 20.06.2007        БИ: 17/2007

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 27.07.2008

Извещение опубликовано: 20.07.2010        БИ: 20/2010

---