Способ определения параметра в физической системе

1 Изобретение относится к способу определения параметра в физической системе, представляющей электрические характеристики состава. Способ может найти применение при каротаже скважин для определения содержания текучей среды, такой как вода, рассол или углеводород, в земном пласте, чтобы определить перспективность его добычи. При каротаже скважин обычно применяются физические модели, представляющие электрические характеристики земного пласта. Затем по результатам каротажа и физической модели определяется содержание какого-либо компонента земного пласта. Известен способ определения параметра такой физической модели, описанной в работеSPE 1863-А). Этот способ определения параметра физической модели, представляющей электрические характеристики земного пласта,заключается в том, что указанную модель определяют как зависимость между электропроводностью пласта, несколькими физическими переменными этого пласта и указанным параметром, выбирают образец, характерный для данного пласта, измеряют электропроводность образца при разных значениях физических переменных и определяют указанный параметр посредством применения выбранной зависимости к измеренным значениям электропроводности образца. В этом известном способе модель, именуемая как модель Ваксмана-Смитса, определяется следующей зависимостью: где Ct - проводимость представленного данным образцом пласта, частично насыщенного рассолом,Cw - проводимость рассола, присутствующего в пласте,Sw - насыщенность водой порового пространства (01), которое равно 1-S0, где S0 насыщенность углеводородами,В - эквивалентная проводимость обменных катионов натрия/глины как функция Cw и температуры,Qv - катионообменная способность на единицу порового пространства,G - некоторый фактор пласта, представленного образцом, при этомG = -m Sw-n,где- поровое пространство в пласте,m - определяемый параметр в форме показателя цементации,n - определяемый параметр в форме показателя насыщения. Параметры m и n характеризуют реакцию проводимости земного пласта на изменения 2 физических переменных, таких каки Sw. В известном способе эти параметры определяются независимо друг от друга, а именно:- используя измерения проводимости в зоне земного пласта, не содержащей углеводородов, или лабораторные измерения проводимости на множестве образцов, полностью насыщенных рассолом, можно определить m из отношения между log (Ct-1) и logили log(СwСt-1) и log- используя лабораторные измерения проводимости множества частично насыщенных рассолом образцов, можно определить n из отношения между Результаты, полученные с помощью этого известного способа, не всегда достаточно точны, вероятно потому, что параметры не определяются оптимальным образом. В патенте США 4398151 описан способ получения скорректированных данных электрического каротажа скважин в пластах сланцевых песков с использованием измерений на месте в скважине для определения катионообменной способности на единицу порового пространства. Из патента США 4338664 известен способ интерпретации каротажных измерений в скважине для оценки земного пласта. В этом способе ряд выходных параметров определяется из множества каротажных измерений в скважине путем решения множества уравнений реакции,каждое из которых соотносит один измеряемый параметр с выходными параметрами. Из отклонений между расчетными значениями измеряемых параметров и их действительными измеренными значениями извлекается функция некогерентности, при этом отклонения умножаются на весовые коэффициенты. Предложенное изобретение решает задачу создания усовершенствованного способа определения параметра физической модели, представляющей электрические характеристики состава. Сущность предлагаемого способа состоит в том, что определяют указанную модель как зависимость между, по меньшей мере, одним электрическим свойством состава, множеством физических переменных и указанным параметром,измеряют множество электрических свойств, включая первое электрическое свойство состава,выбирают функцию некогерентности, определяющую разность между измеренными электрическими свойствами и электрическими свойствами, определенными из указанной зависимости, причем функция некогерентности такова, что измеренные значения взвешиваются в зависимости от их точности, и 3 определяют указанный параметр по минимизации функции некогерентности, при этом,согласно изобретению, указанное множество электрических свойств включает в себя второе электрическое свойство образца, характерного для указанного состава, способ также заключается в том, что выбирают указанный образец и измеряют второе электрическое свойство образца для разных значений, по меньшей мере, одной из указанных физических переменных. За счет минимизации функции некогерентности каждый параметр определяется так,что все экспериментальные данные, как измерения состава на месте, так и лабораторные измерения образца, характерного для этого состава,учитываются взвешенным образом, т.е. в зависимости от их соответствующей точности. Например, если состав образует земной пласт, то менее точные измерения при каротаже скважины принимаются во внимание в функции некогерентности с меньшим весом, чем точные измерения на образце. Благодаря этому повышается точность измерения параметров, и их применение дает более точную физическую модель. Предпочтительно, чтобы этап определения параметра по минимизации функции некогерентности был повторяющимся процессом. Целесообразно определять одновременно множество параметров по минимизации функции некогерентности, причем каждый параметр представляется в указанной зависимости. Функцию некогерентности предпочтительно выбирать таким образом, чтобы независимые измерения, имеющие по существу одинаковую точность, были равно представлены в ней. Кроме того, функция некогерентности предпочтительно монотонно возрастает с увеличением отклонения между измеренными и расчетными электрическими свойствами. Например, функция некогерентности может иметь следующую форму:F - функция с X0[F(X) F(0)],Wi - вес, приданный данному физическому измерению (Wi0). Функции F, G и Н могут быть выбраны следующим образом:G(X) = X, R,0 Н(Х) =1 или Н(Х)= G(X). Другая подходящая форма функции некогерентности: где i = 1N, N - количество физических измерений,Xi - измеренное электрическое свойство,Yi - вычисленное электрическое свойство,Wi - вес, приданный данному физическому измерению (Wi0). Функция некогерентности может также иметь следующую форму: где i=1N, N- количество физических измерений,Xi- измеренное электрическое свойство,Yi - вычисленное электрическое свойство,Wi - вес, приданный данному физическому измерению (Wi0). При реализации изобретения на практике указанное, по меньшей мере, одно электрическое свойство состава, определенное в указанной зависимости, и измеренное второе электрическое свойство образца выбираются из проводимости, удельного сопротивления и мембранного потенциала. Кроме того, целесообразно выбрать измеренное первое электрическое свойство состава из проводимости и удельного сопротивления. Состав может включать, например, текучую среду, и тогда указанная модель является моделью насыщения флюидом указанного состава. При применении изобретения в каротаже скважин указанный состав является земным пластом, а модель является моделью насыщения рассолом или углеводородной текучей средой,содержащейся в пласте. При выборе зависимости целесообразно включить в нее электропроводность состава и множество других параметров, включая физические параметры, представляющие электропроводность и относительный объем каждого компонента состава, причем все компоненты должны быть, по существу, равно представлены в данной зависимости указанными физическими параметрами. В изобретении можно использовать модели как модель Ваксмана-Смитса, модель Арчи,модель Пупон-Лево, модель Симанду, двухводная модель Клавье-Коатса-Дюмануара или модель эффективной среды Спалбурга. Целесообразно выбирать зависимость,включающую в себя электропроводность состава и множество других его параметров, включая физические параметры, представляющие электропроводность и относительный объем каждого компонента состава, причем все компоненты должны быть по существу равно представлены в данной зависимости указанными физическими параметрами. При этом подразумевается, что 5 каждый компонент представлен в данной зависимости равно с другими компонентами. Например, можно выбрать такую зависимость: где 0 - дополнительный параметр в виде тензора проводимости,k = 1N, N - количество компонентов в составе,эф - тензор проводимости образца,k - тензор проводимости компонента k,k - относительный объем компонента k,L - тензор деполяризации. Дополнительный параметр целесообразно выбрать как 0 =hkk где hk - тензор коэффициента смешивания, относящийся к компоненту k. Каждый коэффициент смешивания предпочтительно выбирается как где k, n = 1N, N - количество компонентов среди множества компонентов,k - тензор скорости фильтрации, относящийся к компоненту k,k - относительный объем компонента k,Vk,n - показатель фильтрации, относящийся к компоненту k, n. Чтобы понять сущность изобретения, в дальнейшем приводится более подробное описание примера его реализации. Рассмотрим ряд измерений, выполненных на земном пласте, который состоит в основном из горной породы, рассола, глины и углеводородов. Измерения включают(A) данные каротажа в водоносном интервале пласта, состоящие, в основном, из измерений проводимости и пористости при известных условиях Cw, Sw(=1) и Т;(B) данные каротажа интервала пласта, в котором предполагается присутствие углеводорода, причем эти данные состоят, в основном, из измерений проводимости и пористости при известных условиях Cw и Т, и(C) данные лабораторных измерений, проводившихся на образцах керна, характерных для пласта, причем эти данные включают в себя, в основном, измерения проводимости, пористости и Qv при контролируемых условиях Cw, Sw(=1). При этом на основании лабораторных данных можно определить стандартную корреляцию между пористостью и Qv, обеспечив данные Qv наряду с данными каротажа. В качестве модели насыщения будет использована модель Ваксмана-Смитса, упомянутая в описании прототипа, т.е. Для данных, перечисленных в пунктах АС, функция некогерентности Р(m,n) будет следующей: где i=1 N, N - общее количество независимых измерений, упомянутое в пункте А,Wi - вес, приданный i-той измеренной проводимости породы,Ct,i - i-тая вычисленная проводимость породы, значение которой зависит от m и n,Kt,i -i-тая измеренная проводимость породы,j=lM,M - общее количество измерений,упомянутых в пункте С,Wj - вес, приданный j-той измеренной проводимости породы,Ct,j - j-тая вычисленная проводимость породы, значение которой зависит от m и n,Kt,j - j-тая измеренная проводимость породы,m - определяемый параметр в виде показателя цементации,n - определяемый параметр в виде показателя насыщенности. Весовые коэффициенты выбираются обратно пропорциональными оценочному изменению точности измерений. Значения m и n определяются по минимизации Р (m,n), используя многомерный понижающий симплекс-метод(down-hill-simplex method), математический итерационный метод, известный специалистам. Полученные значения m и n можно затем использовать в модели Ваксмана-Смитса для определения Sw с данными, упомянутыми в пункте В, т.е. для определения насыщенности водой (а значит и насыщенности углеводородом) земного пласта. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ определения параметра физической модели, представляющей электрические характеристики земного пласта, заключающийся в том, что проводят каротажные измерения множества электрических свойств земного пласта, включая первое электрическое свойство и множество физических переменных земного пласта,определяют указанную модель в виде зависимости между, по меньшей мере, одним электрическим свойством земного пласта, множеством физических переменных земного пласта и указанным параметром,выбирают функцию некогерентности, определяющую разность между измеряемыми электрическими свойствами и электрическими свойствами, определенными из указанной зависимости, причем функция некогерентности такова, что измеренные значения взвешиваются в зависимости от их точности,определяют указанный параметр по минимизации функции некогерентности,отличающийся тем, что проводят измерения второго электрического свойства образца керна, характерного для земного пласта, при разных значениях, по меньшей мере, одной физической переменной земного пласта,при этом функция некогерентности включает в себя первое и второе электрическое свойство земного пласта и образца, характерного для земного пласта. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение указанного параметра по минимизации функции некогерентности является итеративным процессом. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем,что определяют одновременно множество указанных параметров по минимизации функции некогерентности, при этом каждый параметр представлен в указанной зависимости. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что функцию некогерентности выбирают таким образом, чтобы независимые измерения, имеющие, по существу, одинаковую точность, были равно представлены в ней. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно электрическое свойство состава, определенное в указанной зависимости, и измеренное второе электрическое свойство образца выбирают из проводимости, удельного сопротивления и мембранного потенциала. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что измеренное первое электрическое свойство состава выбирают из проводимости и удельного сопротивления. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что состав включает в себя текучую среду, и модель является моделью насыщения указанного состава данной текучей среды. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что состав является земным пластом, а модель является моделью насыщения рассолом или углеводородной текучей средой, содержащейся в пласте. 9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что зависимость выбирают таким образом, чтобы она включала в себя электропроводность состава и множество других параметров, включающих физические параметры,характеризующие электропроводность и относительный объем каждого компонента состава,причем все компоненты должны быть, по существу, равно представлены в указанной зависимости физическими параметрами. 10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что выбирают следующую зависимость: где 0 - дополнительный параметр в виде тензора проводимости;k - тензор проводимости компонента k;k - относительный объем компонента k;L - тензор деполяризации. 11. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что моделью является модель Ваксмана-Смитса, модель Арчи, модель Пупон-Лево,модель Симанду, двухводная модель КлавьеКоатса-Дюмануара или модель эффективной среды Спалбурга. 12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что определение параметра по минимизации функции некогерентности выполняют в алгоритме минимизации. 13. Способ по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что функция некогерентности монотонно возрастает с увеличением отклонения между измеренными и вычисленными электрическими свойствами. 14. Способ по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что функция некогерентности имеет форму где i=1N, N - количество физических измерений;Wi - вес, приданный данному физическому измерению (Wi 0). 15. Способ по п.14, отличающийся тем, чтоG(X) = Х,R,0 Н(Х) =1 или H(Х) = G(X). 16. Способ по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что функция некогерентности имеет форму где i=1N, N - количество физических измерений;Wi - вес, приданный данному физическому измерению (Wi0). 17. Способ по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что функция некогерентности имеет формуWi - вес, приданный данному физическому измерению (Wi0).