Способ оценки флюидов, перемещающихся в разграниченных на зоны подземных грунтах

СПОСОБ ОЦЕНКИ ФЛЮИДОВ, ПЕРЕМЕЩАЮЩИХСЯ В РАЗГРАНИЧЕННЫХ НА ЗОНЫ ПОДЗЕМНЫХ ГРУНТАХ Изобретение относится к способу оценки флюидов, перемещающихся в разграниченных на зоны подземных грунтах, включающему стадии проведения в обследуемой области ряда серий градиентометрических измерений "для определения границ/градуировки зоны" через заданные интервалы времени, причем для каждого интервала известно относительное изменение Vi объема флюида, находящегося в соответствующей зоне подземного грунта, расчета на основе проведенных измерений параметра P1i, соотнесенного с обследуемой областью в целом, для каждой последующей серии измерений "для определения границ/градуировки зоны", и определение путем аппроксимации на основе известных изменений Vi объема флюида и рассчитанного относительного параметра P1i закономерности изменения, связывающей параметр P1i с изменением объема флюидов в указанной зоне, относящегося к любой серии измерений, проводимой после серии измерений "для определения границ/градуировки зоны" на основе определенной закономерности изменения. Данное изобретение относится к способу оценки объемов флюидов, перемещающихся в разграниченных на зоны подземных грунтах, например в природных залежах, называемых также месторождениями; изобретение также применимо в промышленном масштабе к нефтяным месторождениям, а также,дополнительно, для мониторинга добычи и хранения углеводородов и снижения рисков при разработках месторождений в ходе фазы исследования и разработки находящихся на суше и в открытом море месторождений. При обследовании подземных ресурсов обычно полагаются на измерение вертикального компонента поля силы тяжести и градиента этого поля по вертикали. Из анализа этих данных можно получить информацию о распределении плотности грунта, что характеризует конкретное место. На основании такой методологии можно также получить изменение массы углеводородов, находящихся внутри месторождения. Лежащая в основе этого способа идея заключается в том, что, поскольку перемещения углеводородов внутри месторождения сопровождаются изменениями плотности, их можно оценить посредством измерений градиента силы тяжести по вертикали. Фактически, с тридцатых годов измерения градиента силы тяжести успешно применяли для разведки подземных ресурсов. С 1936 года известна важность использования градиента по вертикали, который,поскольку он имеет лучшее разрешение и относительно нечувствителен к местным влияниям, часто имеет определенный вид, который невозможно с легкостью получить из данных по измерению поля силы тяжести. Измерение градиента поля силы тяжести по вертикали можно осуществить с помощью особых приборов, называемых градиентометрами. В альтернативном случае градиент поля силы тяжести по вертикали в некотором месте можно измерить, с хорошим приближением, путем почти одновременного проведения двух гравиметрических измерений, относящихся к различным высотным отметкам. В этом втором случае, перед интерпретацией полученных на месте данных с позиций геологии,обычно делают поправку на аномалию Буге (Bouguer), посредством чего удаляют нежелательные эффекты, а затем проводят анализ градиента по вертикали. Ниже приведены наиболее важные поправки, которые следует делать: инструментальная погрешность; поправка на прилив; поправка на широту; поправка на свободный воздух; поправка Буге; топографическая поправка. Описание этих поправок приведено ниже. Инструментальная погрешность: получаемые с помощью гравиметра показания претерпевают изменения со временем из-за упругих свойств материалов, из которых сделан сам прибор. Инструментальную погрешность легко определить путем повторения измерений в одном и том же пункте в различные моменты времени, обычно каждые 1-2 ч. Построение полученных результатов в прямоугольной системе координат дает кривую смещения, которая для многих гравиметров является линейной зависимостью. Установленное значение вычитают при каждом измерении, проведенном в последующих пунктах проведения измерений, в зависимости от времени проведения измерения. Поправка на прилив: измеренная на практике погрешность содержит в себе дополнительный вклад за счет эффекта, подобного наблюдаемому на море из-за притяжения луны-солнца (приливы и отливы). Поправку, которую следует сделать, рассчитывают на основе теории с помощью формул, которые позволяют количественно оценить этот эффект, таких как, например, формула Лонгмана (Longman). Поправка на широту: как вращение Земли, так и ее расширение в области экватора приводят к возрастанию силы тяжести с широтой, и это следует учитывать при уменьшении наблюдаемых данных по силе тяжести. Поправка на свободный воздух: это поправка, применяемая для того, чтобы учесть высотную отметку расположения пункта проведения измерения. Поправка Буге: эту поправку используют для того, чтобы учесть влияние промежуточных масс,расположенных между пунктом проведения измерения и базовой поверхностью (поверхностью отсчета). В 1749 году Буге предположил, что это дополнительное притяжение можно рассчитать как притяжение из-за действия бесконечной горизонтальной пластины, имеющей толщину, равную высоте расположения пункта проведения измерения над уровнем моря. Топографическая поправка: аппроксимация в виде пластины может оказаться неудовлетворительной в области с комбинированной топографией. В этих условиях приемлемо ввести поправку, чтобы учесть массы над плоскостью, и те, вклад которых был ошибочно вычтен при введении поправки Буге. После перечисленных вычитаний рассчитывают градиент поля по вертикали, как это описано в тексте настоящего описания. Изменения плотности грунта со временем могут быть измерены и отслежены из измерений градиента гравитационного поля по вертикали. Этот способ уже применяют для измерения и отслеживания водоносных слоев и геотермических полей. Целью данного изобретения является обеспечение способа оценки объемов флюида, такого как, например, жидкие и/или газообразные углеводороды, перемещающегося в разграниченных на зоны подземных пластах, например, в результате добычи, нагнетания и/или хранения. В рамках вышеупомянутой задачи необходимо изобразить калибровочную кривую, характерную для каждого отдельного месторождения. Эти и другие цели могут быть достигнуты в соответствии с данным изобретением, посредством способа оценки объемов флюидов, перемещающихся в разграниченных на зоны областях, как это изложено в п.1 формулы изобретения. Дополнительные отличительные особенности способа являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения. Отличительные признаки и преимущества способа оценки объемов флюида в разграниченных на зоны областях, по данному изобретению, станут более очевидными из последующего иллюстративного и не ограничивающего описания. Способ оценки объемов флюида в подземном грунте согласно данному изобретению включает первую стадию градиентометрического измерения "для определения границ/градуировки зон", на основании которой, путем статистической аппроксимации, определяют модель для количественного описания перемещения объемов флюида, такого как, например, углеводороды, добываемые, нагнетаемые и/или хранимые в подземном грунте. Более конкретно, проводят ряд серий измерений, повторяемых через некоторый период времени, с целью количественного описания перемещений флюидов, посредством моделирования их добычи, нагнетания и/или хранения. Затем оценивают степень точности этой модели с помощью статистического анализа полученных данных. Серии измерений проводят в ряде пунктов проведения измерений, соответствующим образом расположенных в рассматриваемой зоне. Измерение проводят, для каждого отдельного пункта проведения измерения, используя прецизионный гравиметр и штатив, размещенные соответствующим образом, чтобы иметь возможность провести измерение на некотором, постоянном расстоянии от базовой поверхности. Для вышеупомянутых геофизических применений желательно применять гравиметры, имеющие точность не ниже чем мкГал (микрогал). С оперативной точки зрения, серия измерений состоит из следующих стадий. Получают первое, базовое, гравиметрическое измерение Gbot, a затем проводят второе гравиметрическое измерение Gtop, помещая гравиметр на расстоянии dh от базовой поверхности, используя штатив. Расстояние dh от базовой поверхности предпочтительно сохраняют постоянным в каждом отдельном пункте проведения измерений и в течение всех проводимых в ходе исследования измерений. Заявитель фактически неожиданно обнаружил, что, поддерживая расстояние от базовой поверхности постоянным, в каждом пункте проведения измерений и в целом в ходе исследования, получают более точные измерения и определения градиентометрических аномалий. На основании измеренных значений Gbot и Gtop затем определяют значения силы тяжести Gbot,Gtop, скорректированные в отношении обсужденных ранее эффектов. Значение градиента гравитационного поля по вертикали получают из скорректированных значений силы тяжести с помощью следующей формулы: Определение разности отметок уровня dh между двумя соответствующими измерениями в каждом пункте проведения измерения осуществляют с помощью лазерного дальномера с миллиметровой точностью. Затем эту процедуру получения результатов измерений и проведения измерения повторяют со временем в той же самой зоне, обязательно в том же самом пункте проведения измерения. Так получают сигнал периодических наблюдений, т.е. сигнал, связанный с изменениями силы тяжести в подземном грунте в течение некоторого периода времени. Сигнал периодических наблюдений рассчитывают как разность результатов двух градиентометрических обследований, проведенных в одном и том же пункте проведения измерений в различные моменты времени: Таким образом, можно оценить, какие зоны из исследованной области претерпели изменение плотности, выявляя, таким образом, где произошли относительные перемещения флюидов. Таким образом, получают результат, относящийся к изменениям объема флюидов в подземном грунте, связанным, в зависимости от обстоятельств, с операциями добычи, нагнетания и/или хранения. Заявитель затем определяет калибровочную кривую, характерную для каждого отдельного месторождения для хранения или добычи, которая связывает изменения градиентометрических значений, зафиксированные в течение некоторого временного интервала, с соответствующими объемами перемещаемых флюидов (добываемых, нагнетаемых и/или хранимых) в течение того же периода времени. Также заявитель разработал, проверил и оценил способ определения указанной калибровочной кривой. Что касается оценок перемещения масс со временем, заявитель полагает возможным найти калибровочную кривую, которая свяжет изменения объема флюида с данными сигнала периодических наблюдений, а не с данными по градиенту силы тяжести единственного определения. С этой целью необходимо получить характеристический параметр изменения объема флюида, связанный с операциями добычи, нагнетания и/или хранения. Оказывается, для этой цели адекватным является использование интеграла значений сигнала периодических наблюдений по всей области определения исследуемой зоны: Полученное таким образом значение предпочтительно привести к интегралу первого полученного сигнала периодических наблюдений, TL12, считая, таким образом, первое определение точкой отсчета. Таким образом, получают безразмерный параметр P1i, связанный с общим количественным изменением объемов, выраженный следующим образом: Параметр P1i можно рассчитать на основании значений, полученных в ходе серии измерений номер i. Таким же образом можно также использовать в качестве параметра P1i сумму значений сигнала периодических наблюдений, измеренных в n пунктах проведения измерений, распределенных по всей исследуемой области: В этом случае также предпочтительно привести полученное таким образом значение к сумме измерений первого временного интервала TL12, чтобы получить безразмерный параметр: Затем заявитель составил калибровочную кривую на основании по меньшей мере трех серий измерений, на известных объемах флюидов (добываемых, нагнетаемых и/или хранимых). На основании параметров P1i, связанных с временными интервалами, для которых известны перемещенные объемы Vi, путем аппроксимации было воспроизведено соотношение между параметрами P1i и соответствующими добываемыми, нагнетаемыми и/или хранимыми объемами Vi. Различные проверки полученных результатов показывают и подтверждают, что определенная таким образом закономерность изменения позволяет оценить изменение объема перемещаемых флюидов (добываемых, нагнетаемых и/или хранимых), исходя из серий градиентометрических измерений, проводимых после серии измерений, выполненных на первой стадии "для определения границ/градуировки зон". Чисто иллюстративным образом в настоящем описании описан способ определения возможной закономерности, которая связывает измеренные градиентометрические величины с объемом перемещаемых (т.е. добываемых, нагнетаемых и/или хранимых) флюидов, таких как, например, углеводороды. Полагая, что между параметром P1i и объемом Vi перемещаемых углеводородов существует линейная зависимость типа можно построить линию, которую следует использовать для оценки V, начиная с четвертой серии проводимых измерений. Для определения параметров а и b необходимы параметры P1i, связанные с первыми тремя сериями измерений, и знание относительных перемещаемых объемов. Для оценки параметров а и b с их относительными погрешностями aи b можно, например, использовать метод аппроксимации наименьших квадратов, который сводит к минимуму различия между теоретическими значениями идеальной прямой линии и наблюдаемыми данными, т.е. следующее выражение: После того как таким образом определены a и b, можно, зная значение параметра P1i, оценить соответствующее значение V. Погрешность и, следовательно, чувствительность метода зависит от погрешности параметров а и b и от погрешности Р параметра Р, который получают из измерений силы тяжести. Уравнение для оценки перемещаемых объемов имеет следующий вид: Аналогично, можно представить закономерность изменения в виде полинома соответствующей степени и использовать в качестве метода аппроксимации метод наименьших квадратов или интерполяцию. Отличительные признаки способа как объекта данного изобретения, а также его относительные преимущества очевидны из вышеприведенного описания. Заявитель добавил к определению градиента силы тяжести по вертикали и связанной с этим обработке сигналов периодических наблюдений алгоритм для оценки объемов флюида, перемещающихся в месторождении в течение некоторого периода времени. И наконец, очевидно, что представленный таким образом способ можно подвергнуть дополнительным модификациям и изменениям, которые не выходят на пределы сущности и объема данного изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ оценки объемов флюида, перемещающегося в разграниченном на зоны подземном грунте, включающий следующие стадии:a) проведение в обследуемой области ряда серий градиентометрических измерений через заданные интервалы времени;b) расчет на основе проведенных измерений параметра P1i, соотнесенного с обследуемой областью в целом, для каждой последующей серии измерений, где P1i рассчитывают на основе интеграла значений разности двух градиентометрических измерений VGG1, VGGi, проведенных в каждом пункте проведения измерения в 1- и i-й моменты времени, по всему диапазону определения обследуемой области, или на основе суммирования значений разности двух градиентометрических измерений VGG1, VGGi, проведенных в каждом пункте проведения измерения в 1- и i-й моменты времени, определенных в n пунктах проведения измерения, распределенных по всему диапазону определения обследуемой области;c) определение путем аппроксимации на основе относительного изменения Vi объема флюида, находящегося в соответствующей зоне подземного грунта и рассчитанного относительного параметра P1i,закономерности изменения, связывающей параметр P1i с изменением объема флюидов;d) оценка объемов флюида, перемещающегося в указанной зоне, на основе любой серии измерений,проводимой после серии измерений, обозначенной как стадия а), и закономерности изменения, определенной на стадии с). 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный параметр P1i представляет собой интеграл значений TL1i периодических наблюдений по всему диапазону определения обследуемой области, приведенный к интегралу значений TL1i первых периодических наблюдений. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный параметр P1i представляет собой результат суммирования значений TL1i периодических наблюдений, определенных в n пунктах проведения измерений, распределенных по всему диапазону определения обследуемой области, приведенный к сумме значений TL1i первых периодических наблюдений. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что аппроксимация на стадии с) представляет собой линейную аппроксимацию. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что аппроксимация на стадии с) представляет собой полиномиальную аппроксимацию. 6. Способ по п.4 или 5, отличающийся тем, что указанную закономерность изменения определяют путем аппроксимации с помощью метода наименьших квадратов или интерполяции. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что указанных серий градиентометрических измерений на указанной стадии а) по меньшей мере три. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что указанную стадию а) градиентометрических измерений проводят, в каждом месте проведения измерения, посредством гравиметра и штатива, для обеспечения возможности почти одновременно провести два гравиметрических измерения для определения значений силы тяжести Gbot и Gtop, относящихся к различным высотным отметкам. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что указанные градиентометрические измерения на указанной стадии а) рассчитывают из указанных значений силы тяжести Gbot и Gtop, скорректированных в соответствии с закономерностью в которой dh представляет собой разность отметок уровня двух измерений, относящихся к одному пункту проведения измерения. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что разность отметок уровня dh определяют посредством лазерного дальномера. 11. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что указанную разность отметок уровня dh поддерживают постоянной для всех пунктов проведения измерений по всей обследуемой области. 12. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что указанную серию градиентометрических измерений проводят в каждом пункте проведения измерения посредством градиентометра.