Регистрация, обработка и представление каротажа

Кратко о главном

Кривая в файле — результат цепочки: датчик → оцифровка → канал связи → привязка к глубине → калибровки и поправки → запись. Исходные данные сохраняют, чтобы обработку можно было повторить.
Шаг записи должен быть в несколько раз меньше вертикального разрешения прибора. Шум ядерных методов задаёт статистика счёта: вдвое медленнее — шум меньше в $\sqrt2$ раза; осреднение соседних отсчётов тоже снижает шум, но расширяет окно прибора.
Калибровку в мастерской проверяют на скважине до и после записи, а повторная запись должна совпасть с основной в пределах статистики. Систематическое расхождение — признак дрейфа или ошибки калибровки, а не геологии.
Рейсы увязывают по реперам на гамма-каротаже (ГК), который пишут в каждой сборке. Сдвиг обычно меняется с глубиной, поэтому его задают по нескольким реперам и интерполируют между ними.
Заголовок — часть данных: отсчёт глубин, диаметр долота, тип раствора, $R_m$ , $R_{mf}$ , $R_{mc}$ с температурой замера, температура на забое и время после остановки циркуляции, состав сборки и обработка.
Сопротивления показывают в логарифмической шкале (классически четыре декады, 0,2–2000 Ом·м), плотность и нейтронную пористость — в совместимых шкалах; масштаб глубин 1:200 — для детального изучения пластов, 1:500 — для корреляции.

Ключевые соотношения

\sigma_2 = \sigma_1\sqrt{v_2/v_1}, \qquad \sigma_k = \sigma_1/\sqrt{k}

статистический шум при другой скорости записи и после осреднения $k$ отсчётов

L_{\text{экв}} \approx \sqrt{L^2 + (k\,\Delta z)^2}

эквивалентное окно прибора с окном $L$ после осреднения $k$ отсчётов с шагом $\Delta z$

s(z) = s_1 + \dfrac{z - z_1}{z_2 - z_1}\,(s_2 - s_1)

сдвиг рейса между реперами на глубинах $z_1$ и $z_2$

R = R_{\min}\cdot 10^{\,N x}

отсчёт по логарифмической сетке из $N$ декад; $x$ — доля ширины от левого края

z_s = z_{\text{д}}(t) - d_s, \qquad \delta z = v\,\delta t

глубина датчика LWD по времени отсчёта и ошибка глубины при расхождении часов

Где чаще всего ошибаются

Брать кривую из файла без заголовка: неизвестны раствор, температура, матрица нейтронной кривой и уже внесённые поправки.
Приписывать геологии расхождение основной и повторной записи, не проверив калибровки.
Сдвигать рейс на одну постоянную величину по одному реперу.
Читать дублирующую кривую в основном масштабе или логарифмическую шкалу как линейную.
Принимать перекрытие нейтронной и плотностной кривых в песчанике на известняковых шкалах за газ.
Брать данные LWD реального времени для количественной интерпретации, когда есть данные из памяти.

После урока вы сможете

описать цепочку регистрации — датчик, скважинная электроника, канал связи, наземная система — и объяснить, где обрабатывают данные и чем различаются форматы LAS и DLIS;
связать шаг записи, скорость записи, статистический шум и вертикальное разрешение и выбрать между медленной записью и осреднением;
проверить запись по калибровкам и повторной записи и отличить случайное расхождение от систематического;
увязать рейсы по глубине по реперам на гамма-каротаже, когда сдвиг меняется с глубиной;
найти в заголовке данные о растворе и температуре, оценить пластовую температуру и привести к ней сопротивления раствора, фильтрата и корки;
читать дорожки, логарифмические и совместимые шкалы, дублирующие кривые и масштабы глубин, различать данные каротажа в процессе бурения (LWD) реального времени и из памяти и проверять запись по контрольному списку.

От датчика до файла

Каротажный прибор измеряет не пористость и не сопротивление пласта, а отклик датчика: число гамма-квантов, попавших в детектор, разность потенциалов на электродах, электродвижущую силу в приёмной катушке, время прихода упругой волны. Чтобы стать кривой на диаграмме, этот отклик проходит несколько звеньев, и в каждом можно потерять информацию или внести ошибку.

Звенья цепочки регистрации

1
Датчик
Детектор, электроды, катушки или акустические приёмники превращают отклик породы в электрический сигнал. Их чувствительность со временем уходит, поэтому приборы регулярно калибруют (раздел о калибровках ниже).
2
Скважинная электроника
Усиливает и оцифровывает сигнал (аналого-цифровое преобразование), считает импульсы по энергетическим окнам, вычисляет промежуточные величины — например, плотность по двум детекторам с поправкой за корку. Чем больше обработки в приборе, тем меньше данных нужно передавать, но тем меньше исходной информации останется.
3
Канал связи
По каротажному кабелю цифровая телеметрия в современных системах передаёт сотни килобит в секунду и больше. У LWD (logging while drilling, каротаж в процессе бурения) гидроимпульсный канал даёт единицы, редко десятки бит в секунду (подробнее). Скорость канала решает, что можно передать сразу, а что придётся хранить в памяти прибора.
4
Наземная система
Принимает данные, получает глубину от мерного ролика и меток кабеля, сдвигает показания каждого датчика на его положение в сборке, вводит калибровки и поправки за условия измерений, рассчитывает производные кривые и показывает всё на экране во время записи.
5
Запись и передача
Наземная система записывает исходные и обработанные данные в файлы и печатает полевую диаграмму. Файлы передают заказчику по спутниковой или наземной связи, часто ещё во время работ.

Где обрабатывать данные, во многом решает пропускная способность канала (пример ниже): то, что канал не успевает передать, приходится сжимать или обрабатывать в самом приборе. Калибровки, поправки за условия измерений и быструю оценку пластов для решений на буровой выполняет каротажная станция. Совместную обработку всех методов вместе с керном, испытаниями и данными соседних скважин делают позже, в интерпретационном центре (Порядок интерпретации каротажа). Чем меньше обработки необратимо «зашито» в прибор, тем лучше: исходные отсчёты, сохранённые рядом с обработанными кривыми, позволяют через годы пересчитать их с новыми поправками и моделями.

Расчётный примерСколько данных даёт рейс и что успевает передать канал

Исходные данные (условные)

Интервал записи: 1453,0–2703,0 м, шаг 0,1524 м (6 дюймов)
Скалярные кривые: 25 кривых по 4 байта на отсчёт
Волновые картины акустического прибора: 8 приёмников по 400 значений по 2 байта на отсчёт
Скорость записи: 540 м/ч
Гидроимпульсный канал LWD для сравнения: 8 бит/с

Решение

Интервал $2703 - 1453 = 1250$ м при шаге 0,1524 м — это 8202,1 шага, а число отсчётов по глубине — 8203.
Скалярные кривые: $25\cdot 4 = 100$ байт на отсчёт, за рейс $8203\cdot 100$ байт $\approx 0{,}82$ МБ.
Волновые картины: $8\cdot 400\cdot 2 = 6400$ байт на отсчёт — в 64 раза больше, чем все скалярные кривые вместе; за рейс $\approx 52{,}5$ МБ.
При 540 м/ч прибор проходит $540/3600 = 0{,}15$ м в секунду, то есть $0{,}15/0{,}1524 = 0{,}984$ отсчёта в секунду. Поток скалярных кривых — 0,79 кбит/с, волновых картин — 50,4 кбит/с: кабельная телеметрия передаёт оба.
По гидроимпульсному каналу 8 бит/с одна волновая картина шла бы $6400\cdot 8/8 = 6400$ с — около 1,8 ч на одну глубину.

Ответ: Рейс даёт около 0,82 МБ скалярных кривых и 52,5 МБ волновых картин; кабельная телеметрия передаёт их во время записи, гидроимпульсный канал — нет.

Что это значит. Поэтому в LWD волновые картины обрабатывают в самом приборе, на поверхность передают лишь интервальные времена, а картины целиком пишут в память. Тот же расчёт объясняет требования к формату файла: текстовая таблица с одной глубиной в строке плохо подходит для сотен значений на каждую глубину, и для массивов нужен формат вроде DLIS (ниже). Данные примера условные.

Результат записи — полевая диаграмма и цифровые файлы. Для обмена каротажными данными в отрасли сложились несколько форматов.

Форматы каротажных данных

Формат: LAS (Log ASCII Standard)
Что это: текстовый файл: секции заголовка и таблица значений, обычно по одной глубине в строке; версии 1.2 (1989), 2.0 (1992) и 3.0 (1999)
Где применяют: обмен кривыми между программами и организациями; самый распространённый формат обмена

Формат: DLIS (Digital Log Interchange Standard)
Что это: двоичный самоописывающий формат, впервые выпущен Американским нефтяным институтом (API) в 1991 году как рекомендация RP 66
Где применяют: полевые данные сервисных компаний и архив: хранит кривые с разным шагом, волновые картины и имиджи

Формат: LIS (Log Information Standard)
Что это: более ранний двоичный формат, применявшийся с конца 1970-х
Где применяют: старые архивы

Формат: WITSML (Wellsite Information Transfer Standard Markup Language)
Что это: отраслевой стандарт передачи данных с буровой на основе языка разметки XML
Где применяют: LWD и параметры бурения в офис во время бурения

Формат	Что это	Где применяют
LAS (Log ASCII Standard)	текстовый файл: секции заголовка и таблица значений, обычно по одной глубине в строке; версии 1.2 (1989), 2.0 (1992) и 3.0 (1999)	обмен кривыми между программами и организациями; самый распространённый формат обмена
DLIS (Digital Log Interchange Standard)	двоичный самоописывающий формат, впервые выпущен Американским нефтяным институтом (API) в 1991 году как рекомендация RP 66	полевые данные сервисных компаний и архив: хранит кривые с разным шагом, волновые картины и имиджи
LIS (Log Information Standard)	более ранний двоичный формат, применявшийся с конца 1970-х	старые архивы
WITSML (Wellsite Information Transfer Standard Markup Language)	отраслевой стандарт передачи данных с буровой на основе языка разметки XML	LWD и параметры бурения в офис во время бурения

Формат LAS ввело Канадское общество специалистов по каротажу (CWLS); версия 2.0 остаётся самой распространённой, у версии 3.0 более сложная структура и меньше пользователей.

Секции файла LAS версии 2.0

Секция: ~V
Что в ней: версия формата и режим переноса строк (WRAP: при YES значения одной глубины занимают несколько строк); всегда первая

Секция: ~W
Что в ней: скважина: название, месторождение, дата; начальная и конечная глубины и шаг (STRT, STOP, STEP), код пропуска (NULL)

Секция: ~C
Что в ней: кривые: мнемоника, единицы и описание — в порядке столбцов таблицы

Секция: ~P
Что в ней: параметры: сопротивления раствора, температура на забое, диаметр долота и т. п.; необязательная

Секция: ~O
Что в ней: свободный текст; необязательная

Секция: ~A
Что в ней: таблица значений; первый столбец — глубина (или время); всегда последняя

Секция	Что в ней
~V	версия формата и режим переноса строк (WRAP: при YES значения одной глубины занимают несколько строк); всегда первая
~W	скважина: название, месторождение, дата; начальная и конечная глубины и шаг (STRT, STOP, STEP), код пропуска (NULL)
~C	кривые: мнемоника, единицы и описание — в порядке столбцов таблицы
~P	параметры: сопротивления раствора, температура на забое, диаметр долота и т. п.; необязательная
~O	свободный текст; необязательная
~A	таблица значений; первый столбец — глубина (или время); всегда последняя

Пропуски записывают условным числом, чаще всего −999,25: программа, которая прочтёт его как показание, испортит любой расчёт. Единицы — метры или футы, г/см³ или кг/м³, мкс/м или мкс/фут — читают в секции ~C, а не угадывают.

DLIS устроен иначе. Это двоичный «контейнер», в котором вместе с кривыми хранится всё, что нужно для их понимания: описание скважины и приборов, параметры обработки, калибровки, несколько наборов кривых с разным шагом по глубине (кадров) и массивы значений на каждую глубину. Заказчику обычно передают и DLIS с полевыми данными, и LAS с основными кривыми. При переводе DLIS в LAS теряются массивы и часть параметров, поэтому исходный DLIS хранят, а в описании LAS указывают, какая обработка уже выполнена.

Шаг записи, скорость и разрешение

Три величины часто смешивают. Шаг записи (sampling interval) — расстояние по глубине между соседними отсчётами. Вертикальное разрешение — наименьшая толщина пласта, которую прибор показывает с истинным значением; его задаёт конструкция прибора (подробнее). Скорость записи (logging speed) — скорость движения прибора по стволу; от неё зависит, сколько времени приходится на один отсчёт.

Шаг выбирают по разрешению: на длину разрешения должно приходиться не меньше двух отсчётов, а лучше три-четыре, иначе тонкий пласт может оказаться между отсчётами. Стандартный шаг кабельных приборов — 0,1524 м (6 дюймов) при разрешении около 0,6 м; у приборов высокого разрешения — несколько сантиметров, у электрических имиджеров — миллиметры. В метрических системах шаг обычно задают круглыми долями метра, например 0,1 м. Учащение отсчётов само разрешение не улучшает: оно лишь подробнее описывает сглаженную прибором кривую.

Скорость ограничивает физика метода. Ядерные приборы считают случайные импульсы: чем быстрее движется прибор, тем меньше импульсов на отсчёт и тем больше статистический шум (статистика счёта). Ядерно-магнитному прибору нужно время на поляризацию протонов (режим записи), акустическому — на запись волновых картин. Сборка движется со скоростью самого медленного из её приборов, поэтому медленные методы иногда записывают отдельным рейсом.

Статистический шум при другой скорости записи и после осреднения

\sigma_2 = \sigma_1\sqrt{\frac{v_2}{v_1}}, \qquad \sigma_k = \frac{\sigma_1}{\sqrt{k}}

где:

$\sigma_1$ стандартное отклонение отсчёта при скорости записи $v_1$ , единицы кривой
$\sigma_2$ то же при скорости $v_2$ , единицы кривой
$v_1,\ v_2$ скорости записи, м/ч (любые одинаковые)
$\sigma_k$ стандартное отклонение после осреднения $k$ соседних отсчётов при скорости $v_1$ , единицы кривой
$k$ число осредняемых отсчётов, —

Единицы: шум — в единицах кривой (г/см³, единицы пористости, API); скорости — в одинаковых единицах

Справедливо, если

шум задаёт статистика счёта: число импульсов на отсчёт пропорционально $\Delta z/v$ , другие помехи не учитываются;
соседние отсчёты независимы, шаг $\Delta z$ одинаков;
пласт однороден в пределах осредняемых отсчётов.

Это следствия формулы счёта $\sigma_N/N = 1/\sqrt N$ : вдвое медленнее — шум меньше в $\sqrt2 \approx 1{,}41$ раза, а осреднение трёх отсчётов уменьшает его в $\sqrt3 \approx 1{,}73$ раза без потери времени. Цена осреднения — разрешение.

Эквивалентное окно прибора после осреднения

L_{\text{экв}} \approx \sqrt{L^2 + w^2}, \qquad w = k\,\Delta z

где:

$L$ окно осреднения самого прибора, порядка его вертикального разрешения, м
$w$ длина фильтра: $k$ отсчётов с шагом $\Delta z$ , м
$L_{\text{экв}}$ длина одного равномерного окна, равносильного прибору с фильтром, м

Единицы: м

Справедливо, если

прибор и фильтр — равномерные окна, как в модели тонкого пласта (вертикальное разрешение);
два окна заменены одним с тем же вторым моментом: при наложении осреднений их дисперсии складываются;
приближение немного преувеличивает потерю контраста по сравнению с точным расчётом двух окон (в примере ниже 0,149 против 0,152).

Прибор и фильтр сглаживают кривую последовательно, и их «размытия» складываются как катеты. Пока фильтр заметно короче окна прибора, разрешение почти не страдает; фильтр той же длины расширяет окно примерно в $\sqrt2$ раза.

Расчётный примерМедленнее или с осреднением?

Исходные данные (условные)

Шум нейтронной пористости: 1,2 единицы пористости на отсчёт при 600 м/ч (одно стандартное отклонение)
Шаг записи и окно прибора $L$: 0,1524 м и 0,45 м
Задача: 400 м карбонатной толщи; пористый прослой толщиной 0,5 м с пористостью 0,18 среди плотных пород с пористостью 0,04
Варианты: запись при 300 м/ч или осреднение трёх отсчётов при 600 м/ч

Решение

Вдвое медленнее, 300 м/ч: $\sigma = 1{,}2\sqrt{300/600} = 1{,}2/\sqrt2 = 0{,}85$ единицы пористости; запись 400 м займёт 80 мин вместо 40.
Осреднение трёх отсчётов при 600 м/ч: $\sigma = 1{,}2/\sqrt3 = 0{,}69$ единицы; длина фильтра $w = 3\cdot 0{,}1524 = 0{,}457$ м.
Эквивалентное окно: $L_{\text{экв}} = \sqrt{0{,}45^2 + 0{,}457^2} = 0{,}64$ м — уже больше толщины прослоя.
Показание в середине прослоя по модели равномерного окна: $\dfrac{0{,}5}{0{,}64}\cdot 0{,}18 + \left(1 - \dfrac{0{,}5}{0{,}64}\right)\cdot 0{,}04 = 0{,}149$ . Точный расчёт двух последовательных окон даёт 0,152.
Без фильтра окно прибора (0,45 м) меньше толщины прослоя, и в его середине прибор показывает истинные 0,18 — при любой из двух скоростей.

Ответ: Вдвое более медленная запись снижает шум до 0,85 единицы без потери разрешения, но вдвое дольше; осреднение снижает его до 0,69 единицы без потери времени, но пористость полуметрового прослоя читается как 0,149–0,152 вместо 0,18.

Что это значит. Выбор зависит от разреза. В мощных однородных пластах осреднение почти ничего не стоит, а в тонкослоистой карбонатной толще оно занижает пористость как раз тех прослоев, ради которых записывают каротаж; здесь лучше медленная запись, хотя час работы буровой дорог. Цифровые фильтры применяют и при обработке, поэтому в заголовке и в описании файла указывают, какое осреднение уже выполнено. Данные примера условные.

Калибровки, проверки и повторная запись

Чувствительность датчиков со временем меняется: стареют детекторы и источники, дрейфует электроника, на показания влияют температура и давление в скважине. Поэтому показание прибора связывают с измеряемой величиной калибровкой (calibration) и регулярно проверяют. В отечественной практике связь показаний с измеряемой величиной, установленную на базе по эталонам, называют также градуировкой (градуировочная характеристика прибора), а проверку переносными устройствами на скважине до и после измерений — полевой калибровкой.

Калибровка в мастерской (master calibration): периодически, на базе сервисной компании, по эталонам: блоки известной плотности для плотностного прибора, ёмкость с водой или калибратор для нейтронного, кольца известного диаметра для каверномера, контрольная петля для индукционного зонда. Заодно настраивают переносные калибраторы, которые везут на скважину. Гамма-каротаж часто калибруют прямо на скважине — переносным радиоактивным эталоном.
Проверка перед записью (before-survey): на скважине, переносными калибраторами; результат сравнивают с калибровкой в мастерской.
Проверка после записи (after-survey): то же после подъёма; разница «до» и «после» показывает дрейф прибора за время работы. Значения и допуски печатают в конце диаграммы и записывают в файл.
Проверка в известных средах: показания в обсадной колонне, в эвапоритах и в чистых водоносных пластах, которые можно предсказать заранее (таблица ниже).

Что должны показать приборы в известных средах

Среда: Обсадная колонна
Ориентиры: каверномер — внутренний диаметр колонны; акустика без цемента за колонной — 187 мкс/м (57 мкс/фут)
Что проверяют: калибровку каверномера и шкалу интервального времени

Среда: Ангидрит
Ориентиры: плотность 2,98 г/см³, интервальное время 164 мкс/м (50 мкс/фут), нейтронная пористость около нуля
Что проверяют: плотностной, акустический и нейтронный каротаж

Среда: Каменная соль
Ориентиры: кажущаяся плотность 2,03 г/см³, 220 мкс/м (67 мкс/фут), нейтрон чуть ниже нуля; при пресном растворе — каверны из-за растворения
Что проверяют: те же методы и состояние ствола

Среда: Чистый водоносный пласт
Ориентиры: плотностная и нейтронная кривые на совместимых шкалах совпадают; кажущееся сопротивление воды близко к пластовому
Что проверяют: согласованность методов пористости и сопротивления

Среда: Мощные однородные глины
Ориентиры: кривые сопротивления разной глубинности почти совпадают: проникновения нет
Что проверяют: калибровку зондов сопротивления

Среда	Ориентиры	Что проверяют
Обсадная колонна	каверномер — внутренний диаметр колонны; акустика без цемента за колонной — 187 мкс/м (57 мкс/фут)	калибровку каверномера и шкалу интервального времени
Ангидрит	плотность 2,98 г/см³, интервальное время 164 мкс/м (50 мкс/фут), нейтронная пористость около нуля	плотностной, акустический и нейтронный каротаж
Каменная соль	кажущаяся плотность 2,03 г/см³, 220 мкс/м (67 мкс/фут), нейтрон чуть ниже нуля; при пресном растворе — каверны из-за растворения	те же методы и состояние ствола
Чистый водоносный пласт	плотностная и нейтронная кривые на совместимых шкалах совпадают; кажущееся сопротивление воды близко к пластовому	согласованность методов пористости и сопротивления
Мощные однородные глины	кривые сопротивления разной глубинности почти совпадают: проникновения нет	калибровку зондов сопротивления

Значения для эвапоритов и колонны — те же, что в темах Плотностной гамма-гамма каротаж и фотоэлектрический индекс и Акустический каротаж. Нулевая нейтронная пористость — ориентир с точностью до нескольких единиц пористости: показания в соли и ангидрите зависят от прибора.

Повторная запись (repeat section; в отечественной практике — также повторный, или контрольный, замер) — интервал длиной обычно в несколько десятков метров, записанный тем же прибором второй раз, чаще перед основной записью и в интересном интервале. Сравнивают не на глаз, а по разностям показаний на одних и тех же глубинах: средняя разность выявляет систематическое смещение, разброс разностей — воспроизводимость.

Проверка повторной записи по разностям

\bar\Delta = \frac{1}{N}\sum_{i=1}^{N}\Delta_i, \qquad s_\Delta = \sqrt{\frac{\sum_i (\Delta_i - \bar\Delta)^2}{N - 1}}, \qquad s_\Delta \approx \sigma\sqrt2

где:

$\Delta_i$ разность «повторная минус основная запись» на $i$ -й глубине, единицы кривой
$N$ число сравниваемых глубин, —
$\bar\Delta$ средняя разность, единицы кривой
$s_\Delta$ стандартное отклонение разностей, единицы кривой
$\sigma$ статистическая погрешность одного отсчёта при данной скорости записи (по данным прибора), единицы кривой

Единицы: единицы проверяемой кривой

Справедливо, если

обе записи увязаны по глубине; глубины выбраны в однородных частях пластов, а не на границах;
погрешности двух записей независимы и одинаковы: тогда разность имеет отклонение $\sigma\sqrt2$ ;
стандартная ошибка средней разности $s_\Delta/\sqrt N$ ; средняя, превышающая её в несколько раз, — систематическое смещение.

Разброс разностей, близкий к $\sigma\sqrt2$ , означает, что записи отличаются только шумом. Систематическое смещение говорит о дрейфе прибора, ошибке калибровки или глубины, и его ищут в калибровках до и после записи.

Расчётный примерПовторная запись в водоносном песчанике

Исходные данные (условные)

Разности плотности на восьми глубинах: +0,006; −0,004; +0,009; −0,010; +0,002; +0,007; −0,006; +0,004 г/см³
Погрешность плотности на отсчёт: $\sigma = 0{,}006$ г/см³
Разности нейтронной пористости на тех же глубинах: +0,031; +0,006; +0,024; +0,012; +0,035; +0,009; +0,020; +0,011
Погрешность нейтронной пористости на отсчёт: $\sigma = 0{,}010$ (одна единица пористости)

Решение

Плотность: сумма разностей 0,008 г/см³, средняя $\bar\Delta = 0{,}001$ г/см³; сумма квадратов отклонений от средней 0,00033, откуда $s_\Delta = \sqrt{0{,}00033/7} = 0{,}0069$ г/см³.
Ожидаемый разброс при одном только шуме: $0{,}006\sqrt2 = 0{,}0085$ г/см³ — наблюдаемый не больше. Стандартная ошибка средней $0{,}0069/\sqrt8 = 0{,}0024$ , и средняя составляет лишь 0,42 от неё: записи совпадают.
Нейтрон: средняя разность $0{,}148/8 = 0{,}0185$ , разброс $s_\Delta = 0{,}0107$ — в пределах ожидаемого от шума 0,0141: случайная часть расхождения обычная.
Стандартная ошибка средней: $0{,}0107/\sqrt8 = 0{,}0038$ ; средняя больше неё в 5 раз — это систематическое смещение на 1,85 единицы пористости, а не случайность.

Ответ: Плотностной прибор воспроизводит себя в пределах статистики; нейтронная кривая повторной записи систематически выше основной на 1,85 единицы пористости.

Что это значит. В водоносном песчанике водородный индекс фильтрата и пластовой воды почти одинаков, поэтому проникновение такую разницу не объясняет. Следующий шаг — калибровки до и после записи: если они расходятся на ту же величину, прибор дрейфовал, и основную запись исправляют по калибровкам или записывают заново. Повторную запись делают именно для того, чтобы поймать такие случаи, пока прибор ещё на скважине. Данные примера условные.

Когда расхождение — всё-таки пласт

Между основной и повторной записью проходят десятки минут, между рейсами — часы, а между записью LWD и кабельным каротажем — сутки. За это время фильтрат уходит глубже в проницаемые пласты, и показания мелких зондов сопротивления меняются по-настоящему (Скважина как среда измерений: зона проникновения и глинистая корка). Признак такого случая — расхождение только против проницаемых пластов и только у методов, чувствительных к промытой зоне; в глинах и плотных породах записи совпадают.

Глубина: привязка рейса и увязка рейсов

Глубина на диаграмме — расстояние по стволу от отметки отсчёта, обычно стола ротора или пола буровой; её высоту над землёй или уровнем моря указывают в заголовке. Внутри рейса глубину дают мерный ролик и магнитные метки кабеля, а показания датчиков сдвигают на их положение в сборке (подробнее). Растяжение кабеля и его ошибки разобраны в теме о работах на канате (ошибки глубины).

Каждый рейс привязывают к стволу по точкам, глубина которых известна независимо: башмаку предыдущей колонны (его хорошо видно на кавернограмме и сопротивлениях) и забою. Расхождение глубин по бурильщику и по каротажу на этих точках — первая проверка: в глубоких скважинах оно бывает до метра и больше и обычно растёт с глубиной.

Затем записи разных рейсов приводят к одной опорной глубине — обычно к рейсу, по которому отбивают пласты, чаще всего к основному рейсу сопротивлений. Инструмент увязки — ГК: его пишут в каждой сборке, а остальные датчики сборки уже привязаны к нему смещениями. На опорном и увязываемом ГК находят реперы — тонкие резкие пласты, которые нельзя спутать с соседними: карбонатные прослои, высокорадиоактивные глины, угли, резкие границы. Сдвиг рейса на каждом репере — разность его глубины и глубины на опорном рейсе. Сдвиг редко постоянен: растяжение кабеля зависит от натяжения, то есть от веса сборки и глубины, поэтому реперы берут по всему интервалу, а между ними сдвиг интерполируют.

Сдвиг рейса между двумя реперами

s(z) = s_1 + \frac{z - z_1}{z_2 - z_1}\,(s_2 - s_1), \qquad z_{\text{оп}} = z - s(z)

где:

$z$ глубина показания по увязываемому рейсу, м
$z_1,\ z_2$ глубины реперов выше и ниже по тому же рейсу, м
$s_1,\ s_2$ сдвиги на реперах: глубина по увязываемому рейсу минус глубина по опорному, м
$z_{\text{оп}}$ глубина показания в системе опорного рейса, м

Единицы: м

Справедливо, если

между реперами сдвиг меняется плавно (растяжение кабеля, температурное удлинение); рывки прибора на уступах ствола интерполяция не исправляет;
выше верхнего и ниже нижнего репера сдвиг принимают постоянным, равным крайнему.

Это линейная интерполяция: каждое показание сдвигается на величину, соответствующую его положению между реперами. Все кривые рейса сдвигают вместе с его ГК.

Реперы на ГК рейсов 1 и 2 условной скважины

Репер: М1
Что это: тонкий карбонатный прослой
Рейс 1, м: 2571,40
Рейс 2, м: 2571,95

Репер: М2
Что это: высокорадиоактивный прослой глин
Рейс 1, м: 2603,00
Рейс 2, м: 2603,75

Репер: М3
Что это: тонкий карбонатный прослой
Рейс 1, м: 2644,60
Рейс 2, м: 2645,55

Репер	Что это	Рейс 1, м	Рейс 2, м
М1	тонкий карбонатный прослой	2571,40	2571,95
М2	высокорадиоактивный прослой глин	2603,00	2603,75
М3	тонкий карбонатный прослой	2644,60	2645,55

Рейс 1 (сопротивления) — опорный. Пласты скважины разобраны в уроке Порядок интерпретации каротажа.

РасчётГК двух рейсов условной скважины в интервале 2596–2612 м до и после увязки. До увязки рейс 2 (штриховая кривая) отстаёт от опорного рейса 1 на 0,75 м: на столько ниже стоят пик высокорадиоактивных глин (репер М2) и кровля песчаника. После сдвига по реперам кривые совпадают в пределах шума.

Расчётный примерУвязка плотностного рейса со сдвигом, растущим с глубиной

Исходные данные (условные)

Реперы на ГК: таблица выше: М1, М2, М3
Показание плотности: записано рейсом 2 на глубине 2615,80 м
Опорный рейс: рейс 1

Решение

Сдвиги на реперах (рейс 2 минус рейс 1): М1 $2571{,}95 - 2571{,}40 = 0{,}55$ м, М2 0,75 м, М3 0,95 м. Сдвиг растёт с глубиной: рейс 2 «растянут» относительно рейса 1.
Показание стоит между М2 (2603,75 м) и М3 (2645,55 м) по глубинам рейса 2. Сдвиг: $0{,}75 + \dfrac{2615{,}80 - 2603{,}75}{2645{,}55 - 2603{,}75}\cdot(0{,}95 - 0{,}75) = 0{,}808$ м.
Глубина показания в системе рейса 1: $2615{,}80 - 0{,}808 = 2614{,}99$ м.
Со средним сдвигом по трём реперам (0,75 м) получилось бы 2615,05 м — ошибка 0,06 м; совсем без сдвига ошибка 0,808 м.

Ответ: Показание рейса 2 относится к глубине 2614,99 м по рейсу 1; сдвиг на этой глубине — 0,808 м.

Что это значит. Восемь десятых метра кажутся мелочью, но в этой скважине над пластом D лежит плотный прослой C толщиной 1,2 м. Без увязки плотность пористого песчаника B «переехала» бы на верхние 0,8 м прослоя C, а плотность прослоя C — на верхние 0,8 м пласта D: расчёт по точкам дал бы в плотном прослое ложный коллектор с высокой пористостью и высоким сопротивлением, а у кровли D — неколлектор. Средний сдвиг здесь ошибается всего на 0,06 м, но в длинном интервале с растущим сдвигом ошибка постоянного сдвига накапливается. Данные примера условные.

Тот же приём связывает и другие данные. Керн приводят к глубине каротажа по гамма-активности, измеренной на поднятом керне (Лабораторный анализ керна). Данные LWD, привязанные к глубине бурильщика, сдвигают по ГК к кабельному каротажу или наоборот (глубина бурильщика и каротажника). Главное — выбрать одну опорную глубину и привести к ней всё.

Заголовок диаграммы

Заголовок (log heading) открывает каждую диаграмму, а в цифровом файле хранится в параметрах. Это не оформление, а часть данных: без него кривые нельзя ни исправить, ни интерпретировать. В конце диаграммы повторяют часть заголовка и печатают калибровки и повторную запись.

Что в заголовке и зачем

Блок: Скважина
Что в нём: компания, месторождение, номер скважины, координаты
Зачем: однозначно опознать данные

Блок: Отметки
Что в нём: от чего отсчитаны глубины (стол ротора, пол буровой) и их высота над землёй или морем
Зачем: пересчитать глубины в абсолютные отметки и сопоставить скважины

Блок: Рейс
Что в нём: дата, номер рейса, забой по бурильщику и по каротажу, интервал записи, башмак колонны
Зачем: проверить глубины

Блок: Ствол и раствор
Что в нём: диаметр долота; тип раствора, плотность, вязкость, водоотдача, источник пробы; $R_m$ , $R_{mf}$ , $R_{mc}$ с температурой замера
Зачем: поправки за скважину, расчёты с фильтратом

Блок: Температура
Что в нём: максимальная температура на забое, время остановки циркуляции и время замера
Зачем: пластовая температура

Блок: Приборы и обработка
Что в нём: состав сборки, смещения датчиков, центраторы, матрица нейтронной кривой, принятые плотности, фильтры
Зачем: понять, что уже сделано с кривыми

Блок: Примечания
Что в нём: осложнения, добавки в раствор (барит, хлорид калия), отклонения от программы
Зачем: решить, какие поправки и исключения нужны

Блок	Что в нём	Зачем
Скважина	компания, месторождение, номер скважины, координаты	однозначно опознать данные
Отметки	от чего отсчитаны глубины (стол ротора, пол буровой) и их высота над землёй или морем	пересчитать глубины в абсолютные отметки и сопоставить скважины
Рейс	дата, номер рейса, забой по бурильщику и по каротажу, интервал записи, башмак колонны	проверить глубины
Ствол и раствор	диаметр долота; тип раствора, плотность, вязкость, водоотдача, источник пробы; $R_m$ , $R_{mf}$ , $R_{mc}$ с температурой замера	поправки за скважину, расчёты с фильтратом
Температура	максимальная температура на забое, время остановки циркуляции и время замера	пластовая температура
Приборы и обработка	состав сборки, смещения датчиков, центраторы, матрица нейтронной кривой, принятые плотности, фильтры	понять, что уже сделано с кривыми
Примечания	осложнения, добавки в раствор (барит, хлорид калия), отклонения от программы	решить, какие поправки и исключения нужны

Выдержка из заголовка условной скважины

Строка заголовка: Отсчёт глубин
Значение: стол ротора, 6,5 м над землёй; скважина вертикальная

Строка заголовка: Забой: бурильщик / каротаж
Значение: 2705,0 / 2705,8 м

Строка заголовка: Башмак колонны 244,5 мм: бурильщик / каротаж
Значение: 1452,0 / 1452,4 м

Строка заголовка: Долото
Значение: 215,9 мм (8½ дюйма)

Строка заголовка: Раствор
Значение: на водной основе, глинисто-полимерный, 1,18 г/см³

Строка заголовка: $R_m$ / $R_{mf}$ / $R_{mc}$
Значение: 0,62 / 0,48 / 0,85 Ом·м при 19 °C

Строка заголовка: $R_m$ при температуре на забое (рейс 2)
Значение: 0,241 Ом·м

Строка заголовка: Рейс 1
Значение: индукционный каротаж, микрозонд, ГК; температура на забое 79,4 °C через 6,5 ч после остановки циркуляции

Строка заголовка: Рейс 2
Значение: плотностной и нейтронный каротаж, кавернометрия, ГК; температура на забое 82,6 °C через 14,0 ч после остановки циркуляции

Строка заголовка	Значение
Отсчёт глубин	стол ротора, 6,5 м над землёй; скважина вертикальная
Забой: бурильщик / каротаж	2705,0 / 2705,8 м
Башмак колонны 244,5 мм: бурильщик / каротаж	1452,0 / 1452,4 м
Долото	215,9 мм (8½ дюйма)
Раствор	на водной основе, глинисто-полимерный, 1,18 г/см³
$R_m$ / $R_{mf}$ / $R_{mc}$	0,62 / 0,48 / 0,85 Ом·м при 19 °C
$R_m$ при температуре на забое (рейс 2)	0,241 Ом·м
Рейс 1	индукционный каротаж, микрозонд, ГК; температура на забое 79,4 °C через 6,5 ч после остановки циркуляции
Рейс 2	плотностной и нейтронный каротаж, кавернометрия, ГК; температура на забое 82,6 °C через 14,0 ч после остановки циркуляции

Те же данные использует экспресс-интерпретация скважины в уроке Порядок интерпретации каротажа.

Сопротивления в заголовке измерены на поверхности на пробе раствора, а фильтрат и корку получают на фильтр-прессе. Для расчётов их приводят к пластовой температуре по формуле Арпса; если $R_{mf}$ не измерен, его оценивают по $R_m$ , а обычный порядок $R_{mf} < R_m < R_{mc}$ служит проверкой записи (подробнее). Пластовую температуру оценивают по температуре на забое — с поправкой за охлаждение забоя циркуляцией, если замеров несколько (поправка за циркуляцию).

Расчётный примерПластовая температура и сопротивления раствора по заголовку

Исходные данные (условные)

Заголовок: таблица выше
Среднегодовая температура поверхности: 11 °C
Изучаемый пласт: на глубине 2618,0 м от стола ротора

Решение

Глубины отсчитаны от стола ротора, а температуру поверхности относят к уровню земли. Забой по каротажу — на $2705{,}8 - 6{,}5 = 2699{,}3$ м, пласт — на $2618{,}0 - 6{,}5 = 2611{,}5$ м ниже земли.
Градиент по более позднему рейсу 2: $G_T = (82{,}6 - 11)/2699{,}3 = 0{,}02653$ °C/м, то есть 2,65 °C на 100 м.
Температура пласта: $T = 11 + 0{,}02653\cdot 2611{,}5 = 80{,}3$ °C.
Сопротивления при этой температуре (замер при 19 °C, формула Арпса): $R_{mf} = 0{,}48\cdot\dfrac{19 + 21{,}5}{80{,}3 + 21{,}5} = 0{,}191$ Ом·м; так же $R_m = 0{,}247$ Ом·м и $R_{mc} = 0{,}338$ Ом·м.
Проверка строки « $R_m$ при температуре на забое»: $0{,}62\cdot 40{,}5/(82{,}6 + 21{,}5) = 0{,}241$ Ом·м — совпадает с заголовком.
По рейсу 1 (79,4 °C через 6,5 ч) получилось бы 77,2 °C и $R_{mf} = 0{,}197$ Ом·м — на 3 % больше.

Ответ: Пластовая температура — не ниже 80,3 °C; при ней

R_{mf} \approx 0{,}191

R_m \approx 0{,}247

R_{mc} \approx 0{,}338

Ом·м.

Что это значит. Обе температуры на забое занижены охлаждением забоя циркуляцией; более поздний замер ближе к пластовой температуре, поэтому температура пласта — оценка снизу, а сопротивления при ней — оценка сверху. Двух замеров мало, чтобы проверить прямую Хорнера; если в районе есть замеры при испытаниях пластов, сверяют с ними. Совпадение строки « $R_m$ при температуре на забое» с пересчётом — простая проверка на опечатки в заголовке. Эти 80,3 °C и $R_{mf}$ = 0,191 Ом·м использует экспресс-интерпретация той же скважины в уроке Порядок интерпретации каротажа. Данные примера условные.

Дорожки, шкалы, масштабы и заливки

Раскладку бумажной диаграммы задал стандарт Американского нефтяного института (API), и программы до сих пор её воспроизводят. Лист шириной 8,25 дюйма (21 см) делят на три дорожки по 2,5 дюйма (63,5 мм), а между первой и второй оставляют узкую колонку глубин в 0,75 дюйма. В первой дорожке — линейная сетка для ГК, потенциалов самопроизвольной поляризации (ПС) и кавернограммы. Вторую и третью размечают по задаче: общей логарифмической сеткой на четыре декады (по 1,25 дюйма на декаду), общей линейной сеткой или по отдельности — сопротивления на логарифмической второй дорожке, методы пористости на линейной третьей. Сводную диаграмму нескольких методов с общей колонкой глубин в отечественной практике называют планшетом; на экране дорожек может быть сколько угодно, но логика классической раскладки сохраняется (как читать диаграмму).

Линейная шкала подходит величинам, которые меняются в узком диапазоне: ГК, плотности, нейтронной пористости, интервальному времени. Логарифмическая шкала нужна сопротивлению: в одном разрезе оно меняется от десятых долей до тысяч ом-метров, и только логарифмическая сетка показывает все пласты с одинаковой относительной точностью. На ней каждое деление декады — не равный шаг, а множитель.

Отсчёт по логарифмической сетке

R = R_{\min}\cdot 10^{\,N x}, \qquad x = \frac{\lg(R/R_{\min})}{N}

где:

$R$ значение кривой, Ом·м
$R_{\min}$ значение у левого края сетки, Ом·м
$N$ число декад на ширину сетки, —
$x$ расстояние от левого края в долях ширины сетки, —

Единицы: сопротивления в одних единицах; $\lg$ — десятичный логарифм

Справедливо, если

сетка логарифмическая на всю ширину; на раздельной сетке формула относится только к логарифмической дорожке.

Каждая декада занимает одинаковую ширину и умножает значение в десять раз. Классическая сетка 0,2–2000 Ом·м — это $N = 4$ на ширину двух дорожек.

Совместимые шкалы (compatible scales) подбирают так, чтобы две кривые в эталонной породе совпали. Плотность и нейтронную пористость показывают в одной дорожке: для известняка — плотность 1,95–2,95 г/см³ и нейтронная пористость 0,45…−0,15 в известняковых единицах, для песчаника — 1,90–2,90 г/см³ и 0,45…−0,15 в единицах песчаника. Пористость на обеих шкалах растёт влево, и любое расхождение кривых в чистом водоносном пласте указывает на глины, газ или другую матрицу (подробнее). Интервальное время по той же причине чаще всего откладывают с ростом влево.

Дублирующая кривая (backup curve) — запасная копия кривой в той же дорожке в сдвинутом диапазоне, которая появляется, когда основная уходит за край шкалы: например, ГК 0–150 API и дублирующая 150–300 API. Её рисуют другим типом линии. Прочитать дублирующую кривую в основном масштабе — ошибка на целый диапазон шкалы.

Масштабы глубин

Масштаб: 1:200
1 см (1 дюйм) диаграммы: 2 м
Назначение: детальное изучение продуктивных пластов

Масштаб: 1:500
1 см (1 дюйм) диаграммы: 5 м
Назначение: общие исследования по всему стволу, корреляция

Масштаб: 1:1000
1 см (1 дюйм) диаграммы: 10 м
Назначение: обзор ствола

Масштаб: 1:2000, 1:5000
1 см (1 дюйм) диаграммы: 20 м, 50 м
Назначение: сводные разрезы для геологов

Масштаб: 1:240
1 см (1 дюйм) диаграммы: 20 футов (5 дюймов на 100 футов)
Назначение: детальный масштаб в футах

Масштаб: 1:600, 1:1200
1 см (1 дюйм) диаграммы: 50 и 100 футов (2 и 1 дюйм на 100 футов)
Назначение: корреляционные масштабы в футах

Масштаб	1 см (1 дюйм) диаграммы	Назначение
1:200	2 м	детальное изучение продуктивных пластов
1:500	5 м	общие исследования по всему стволу, корреляция
1:1000	10 м	обзор ствола
1:2000, 1:5000	20 м, 50 м	сводные разрезы для геологов
1:240	20 футов (5 дюймов на 100 футов)	детальный масштаб в футах
1:600, 1:1200	50 и 100 футов (2 и 1 дюйм на 100 футов)	корреляционные масштабы в футах

Масштаб — отношение длины на бумаге к длине ствола: в 100 футах 1200 дюймов, поэтому 5 дюймов на 100 футов — это 1:240, а 1 дюйм на 100 футов — 1:1200. На экране масштаб выбирают свободно, но печатные диаграммы и отчёты по-прежнему делают в этих масштабах.

Заливки (shading) делают диаграмму читаемой с первого взгляда: песчаники, где ГК ниже граничного значения, заливают жёлтым; расхождение нейтронной и плотностной кривых в глинах — серым, перекрытие в газоносных пластах — красным или жёлтым; область между кривыми сопротивления разной глубинности — признак проникновения. Цвета не стандартизованы, поэтому легенда шкал и заливок — обязательная часть диаграммы.

РасчётУсловная скважина в формате, близком к классическому, 2596–2636 м. Дорожка 1: ГК 0–150 API с дублирующей кривой 150–300 API (появляется против высокорадиоактивного прослоя на 2603 м) и заливкой там, где ГК ниже 63 API. Дорожка 2: сопротивления на логарифмической сетке 0,2–2000 Ом·м. Дорожка 3: плотность и нейтронная пористость на шкалах, совместимых с песчаником; серым залито расхождение кривых.

Расчётный примерТри отсчёта, на которых легко ошибиться

Исходные данные (условные)

Сопротивление: кривая на 0,244 ширины от левого края сетки 0,2–2000 Ом·м (четыре декады)
Пористость: чистые водоносные известняк и песчаник с пористостью 0,10 на известняковых совместимых шкалах
ГК: дублирующая кривая 150–300 API стоит на 0,12 ширины дорожки

Решение

Логарифмическая сетка: $R = 0{,}2\cdot 10^{4\cdot 0{,}244} = 1{,}89$ Ом·м. Если ошибочно читать ту же точку как линейную шкалу 0–20 Ом·м, получится $0{,}244\cdot 20 = 4{,}88$ Ом·м — в 2,6 раза больше.
Известняк: $\rho_b = 2{,}71 - 0{,}10\cdot 1{,}71 = 2{,}539$ г/см³ — на $(2{,}539 - 1{,}95)/1{,}00 = 0{,}589$ ширины; нейтрон $(0{,}45 - 0{,}10)/0{,}60 = 0{,}583$ ширины — кривые совпадают.
Песчаник: $\rho_b = 2{,}65 - 0{,}10\cdot 1{,}65 = 2{,}485$ г/см³ — на 0,535 ширины. Нейтронный прибор в известняковых единицах показывает в нём около 0,057 (модель урока Пористость по нейтронному каротажу) — на 0,655 ширины.
Нейтронная кривая правее плотностной на 0,120 ширины, то есть на 7,6 мм на дорожке шириной 63,5 мм.
Дублирующая кривая ГК: $150 + 0{,}12\cdot 150 = 168$ API; в основном масштабе ту же точку прочли бы как 18 API — чистый песчаник вместо глины.

Ответ: Сопротивление — 1,89 Ом·м; в песчанике на известняковых шкалах кривые расходятся на 7,6 мм «как от газа», хотя газа нет; дублирующая кривая даёт 168 API.

Что это значит. Перекрытие кривых в чистом песчанике на известняковых шкалах — эффект матрицы, а не газа. Поэтому в песчаных разрезах берут шкалы, совместимые с песчаником, а газ подтверждают сопротивлением и пересчётом пористости (Газ, глины, карбонаты и давление в оценке пористости по ГИС). Величина сдвига у реального прибора зависит от его характеристики; здесь она взята по идеализированной модели урока. Данные примера условные.

Данные LWD: реальное время и память

Прибор LWD пишет данные в память по своим часам — с заданным интервалом времени, а не глубины. Глубину он не знает: её измеряет наземная система по положению талевого блока и длине спущенных труб и записывает зависимость глубины долота от времени. После подъёма компоновки данные из памяти сливают с этой записью: каждому отсчёту по его времени находят глубину долота и вычитают расстояние от долота до датчика.

Глубина датчика LWD по времени отсчёта

z_s = z_{\text{д}}(t) - d_s, \qquad \delta z = v\,\delta t

где:

$z_s$ глубина датчика в момент отсчёта, м
$z_{\text{д}}(t)$ глубина долота в момент $t$ по наземной записи, м
$d_s$ расстояние от долота до датчика, м
$\delta z$ ошибка глубины при расхождении часов прибора и наземной системы, м
$v$ скорость проходки в это время, м/ч
$\delta t$ расхождение часов, ч

Единицы: м, ч

Справедливо, если

глубина долота известна по наземной записи; её собственные ошибки (растяжение труб, качка на море) сюда не входят;
вторая формула верна, пока скорость проходки в пределах расхождения часов постоянна.

Глубина данных из памяти так же точна, как часы. Ошибка растёт со скоростью проходки, поэтому часы прибора и наземной системы сверяют перед спуском и после подъёма.

Расчётный примерГлубина и время данных LWD

Исходные данные (условные)

Наземная запись: долото на 1912,0 м в 10:00 и на 1918,0 м в 10:24, бурение равномерное
Отсчёт плотностного датчика из памяти: помечен 10:16 по часам прибора
Расстояния от долота: плотностной датчик 21,6 м, датчик сопротивления 8,5 м
Вариант: часы прибора спешили на 3 мин

Решение

Скорость проходки: $(1918{,}0 - 1912{,}0)/24\cdot 60 = 15$ м/ч.
Глубина долота в 10:16: $1912{,}0 + 6{,}0\cdot 16/24 = 1916{,}0$ м; датчик на 21,6 м выше: $1916{,}0 - 21{,}6 = 1894{,}4$ м.
Если часы прибора спешили на 3 мин, отсчёт сделан в 10:13 по наземным часам: долото было на 1915,25 м, датчик — на 1893,65 м. Ошибка 0,75 м равна скорости проходки, умноженной на ошибку часов: $15\cdot 3/60 = 0{,}75$ м.
Время после вскрытия: точку 1894,4 м долото прошло за $21{,}6/15 = 1{,}44$ ч до замера плотности, то есть за 86 мин; датчик сопротивления увидел ту же точку через 34 мин после вскрытия.

Ответ: Отсчёт относится к глубине 1894,4 м; ошибка часов на 3 мин сдвинула бы его на 0,75 м; плотность и сопротивление в этой точке измерены через 86 и 34 мин после вскрытия.

Что это значит. Разное время после вскрытия объясняет, почему датчики одной компоновки видят разную степень проникновения; эту величину записывают отдельной кривой. Здесь проходка равномерная; при остановках и наращиваниях время после вскрытия растёт скачками, и его считают по записи «глубина — время». Данные памяти сравнивают с данными реального времени, привязанными к глубине на поверхности сразу: систематический сдвиг между ними выдаёт ошибку часов. Данные примера условные.

В реальном времени по гидроимпульсному каналу идёт лишь часть данных — главные кривые с редким шагом (почему). Их привязывает к глубине наземная система в момент приёма. Пока насосы стоят — например, при наращивании труб, — гидроимпульсный канал молчит, и в данных реального времени появляются пропуски. Во время бурения данные передают в офис по сети, обычно в стандарте WITSML. После подъёма данные из памяти заменяют данные реального времени во всех количественных расчётах.

Данные LWD реального времени и из памяти

Признак: Когда доступны
Реальное время: во время бурения, с задержкой на расстояние до датчика
Память: после подъёма компоновки

Признак: Шаг по глубине
Реальное время: редкий: зависит от скорости бурения и канала
Память: частый: задан интервалом опроса

Признак: Привязка к глубине
Реальное время: по глубине долота в момент приёма
Память: по времени, слиянием с записью «глубина — время»

Признак: Состав
Реальное время: главные кривые, иногда сжатые
Память: все кривые, массивы и служебные данные

Признак: Назначение
Реальное время: проводка ствола, оперативные решения
Память: интерпретация и подсчёт запасов

Признак	Реальное время	Память
Когда доступны	во время бурения, с задержкой на расстояние до датчика	после подъёма компоновки
Шаг по глубине	редкий: зависит от скорости бурения и канала	частый: задан интервалом опроса
Привязка к глубине	по глубине долота в момент приёма	по времени, слиянием с записью «глубина — время»
Состав	главные кривые, иногда сжатые	все кривые, массивы и служебные данные
Назначение	проводка ствола, оперативные решения	интерпретация и подсчёт запасов

Повторная запись LWD при спуско-подъёме или проработке ствола показывает, как за часы и сутки изменилась приствольная зона; её сравнивают с записью при бурении так же, как повторную запись кабельного прибора.

Контрольный список перед интерпретацией

Проверка данных — первый шаг интерпретации, а не формальность. Её удобно вести по списку; каждый найденный недостаток записывают и отмечают на диаграмме интервал, к которому он относится.

Контрольный список

1
Заголовок
Заполнен ли; согласуются ли раствор, сопротивления с температурой замера, диаметр долота, номер рейса и интервал записи; нет ли следов копирования с предыдущего рейса.
2
Глубина
Отметка отсчёта; башмак колонны и забой по каротажу против бурильщика; перекрытие с предыдущим рейсом; увязка всех рейсов по ГК с одним опорным.
3
Калибровки
Калибровки до и после записи в допусках и близки к калибровке в мастерской; дрейф «до — после» мал.
4
Повторная запись
Есть ли; совпадает ли с основной в пределах статистики; нет ли систематического смещения.
5
Скорость и натяжение
Скорость записи не выше допустимой для самого медленного прибора; нет прихватов и рывков на кривой натяжения, нет «ступенек» глубины.
6
Признаки качества методов
Кавернограмма против долота и поправка $\Delta\rho$ плотностного прибора (ориентиры), пропуски циклов акустики (признаки), поправки нейтронного каротажа (подробнее), поправки зондов сопротивления (подробнее).
7
Известные породы
Показания в колонне, эвапоритах, мощных глинах и чистых водоносных пластах соответствуют ожидаемым.
8
Обработка
Какие поправки за условия измерений и фильтры внесены, в какой матрице записана нейтронная кривая, какие плотности приняты.
9
Цифровой файл
Единицы, код пропуска, шаг и направление глубин, мнемоники, сшивка рейсов; LAS согласуется с DLIS.
10
Данные LWD
Данные из памяти вместо данных реального времени; сверка часов; время после вскрытия по датчикам; сравнение с кабельным каротажем там, где он есть.

Термины и обозначения

Цепочка регистрации: датчик → скважинная электроника → канал связи → наземная система → файлы и диаграмма.
Шаг записи (sampling interval): расстояние по глубине между отсчётами; должен быть в несколько раз меньше вертикального разрешения.
Скорость записи (logging speed): скорость движения прибора; у ядерных методов задаёт статистический шум.
Калибровка: связь показания прибора с измеряемой величиной по эталонам: в мастерской, на скважине до и после записи.
Повторная запись: интервал, записанный тем же прибором дважды для проверки воспроизводимости (глоссарий).
Репер: тонкий резкий пласт, по которому увязывают записи разных рейсов.
Увязка по глубине: приведение записей рейсов, LWD и керна к одной опорной глубине (глоссарий).
Заголовок диаграммы: условия записи: отметки, рейс, ствол, раствор, температура, приборы, обработка.
LAS и DLIS: текстовый формат обмена кривыми и двоичный самоописывающий формат полевых данных.
Совместимые шкалы: шкалы двух кривых, на которых они совпадают в эталонной породе.
Дублирующая кривая: копия кривой в сдвинутом диапазоне шкалы для участков, где основная уходит за край.

Частые ошибки и заблуждения

Неверно

«Кривая в файле — это и есть измерение».

На самом деле

Это результат цепочки обработки: калибровки, поправки, фильтры, пересчёт в матрицу. Что именно сделано, говорит заголовок; исходные данные хранят, чтобы обработку можно было повторить.

Неверно

«Повторная запись не совпала — значит, пласт изменился».

На самом деле

Сначала проверяют калибровки до и после записи и увязку глубин. Пласт меняется только там, где идёт проникновение, — в проницаемых пластах и у приборов, чувствительных к промытой зоне.

Неверно

«Рейсы достаточно сдвинуть по одному реперу».

На самом деле

Сдвиг обычно меняется с глубиной. Реперы берут по всему интервалу и интерполируют сдвиг между ними.

Неверно

«Температура на забое из заголовка — пластовая».

На самом деле

Это температура охлаждённого циркуляцией забоя, оценка снизу. Пластовую температуру получают поправкой по нескольким замерам или по данным испытаний.

Неверно

«LAS хранит всё, что записал прибор».

На самом деле

LAS — таблица кривых с одним индексом глубины. Массивы, калибровки и многие параметры остаются только в DLIS, поэтому исходный DLIS хранят.

Подробно: для продвинутых

Автоматическая увязка: взаимная корреляция

Программы увязки делают то же, что глаз, но по всем точкам сразу. В окне опорной кривой длиной в несколько метров перебирают пробные сдвиги второй кривой и для каждого считают коэффициент корреляции. Сдвиг, при котором он наибольший, и есть сдвиг в этом окне; скользя окном по стволу, получают сдвиг как функцию глубины.

Коэффициент корреляции двух кривых при пробном сдвиге

r(\tau) = \frac{\sum_i (x_i - \bar x)\,\big(y_i(\tau) - \bar y\big)}{\sqrt{\sum_i (x_i - \bar x)^2\,\sum_i \big(y_i(\tau) - \bar y\big)^2}}

где:

$x_i$ опорная кривая (ГК опорного рейса) на глубинах $z_i$ окна, API
$y_i(\tau)$ увязываемая кривая, прочитанная на глубинах $z_i + \tau$ , API
$\bar x,\ \bar y$ средние значения в окне, API
$\tau$ пробный сдвиг, м
$r$ коэффициент корреляции, от −1 до 1, —

Единицы: кривые в одних единицах; сдвиг в метрах

Справедливо, если

в окне есть выразительные пласты; на однородном участке $r$ почти не зависит от сдвига, и максимум ненадёжен;
сдвиг в пределах окна постоянен;
кривые записаны приборами близкого разрешения.

Коэффициент корреляции не зависит от уровня и размаха кривых, поэтому увязка работает и тогда, когда два прибора ГК немного различаются по калибровке.

РасчётКоэффициент корреляции ГК рейсов 1 и 2 условной скважины в окне 2596–2612 м в зависимости от пробного сдвига. Максимум — при сдвиге 0,75 м, как и по реперу М2 в этом окне. Даже без сдвига корреляция высокая (0,85): её создают крупные пачки глин и песчаников, и только тонкие пласты делают максимум узнаваемым.

Автоматический результат всегда проверяет человек. Циклично построенный разрез — чередование одинаковых песчаников и глин — даёт несколько почти равных максимумов, и программа может выбрать «соседний» пласт. Слишком короткое окно ловит шум, слишком длинное усредняет изменение сдвига. Приборы разного разрешения по-разному показывают тонкие прослои, и максимум корреляции у них ниже, хотя сдвиг определяется верно.

Связь с другими темами

Каротаж в открытом стволе: зачем, как и когда — как проводят каротаж на кабеле и LWD, вертикальное разрешение и классическая диаграмма.
Канатные работы в скважине — растяжение кабеля и ошибки глубины на канате.
Пластовая вода и пластовая температура — пересчёт сопротивлений на пластовую температуру и поправка температуры за циркуляцию.
Определение сопротивления пластовой воды — сопротивления раствора, фильтрата и корки из заголовка в расчётах $R_w$ .
Гамма-каротаж и спектрометрия естественной радиоактивности — ГК как общая «линейка» глубин и статистика счёта.
Плотностной гамма-гамма каротаж и фотоэлектрический индекс — признаки ненадёжной плотности и калибровка по эталонным блокам.
Нейтронный каротаж — известняковые единицы и совместимые шкалы.
Лабораторный анализ керна — привязка керна к глубине каротажа.
Корреляция скважин — сопоставление разрезов разных скважин — в отличие от увязки рейсов одной скважины.
Порядок интерпретации каротажа — что делают с проверенными данными: порядок интерпретации.

Проверьте себя

1
Прибор с вертикальным разрешением около 0,6 м записали с шагом 0,5 м вместо 0,15 м. Что произойдёт?
1. А.Тонкие пласты могут оказаться между отсчётами, и кривая потеряет детали, которые прибор видел
2. Б.Шум уменьшится в три раза
3. В.Разрешение улучшится: отсчётов меньше, шум меньше
4. Г.Ничего: разрешение задаёт конструкция прибора
Показать ответ
Правильный ответ: А. Тонкие пласты могут оказаться между отсчётами, и кривая потеряет детали, которые прибор видел
На длину разрешения пришлось бы чуть больше одного отсчёта вместо четырёх. Прибор по-прежнему видит пласт толщиной 0,6 м, но отсчёты могут попасть на его границы, и пик пропадёт. Учащение отсчётов разрешение не улучшает, а прореживание их ниже двух-трёх на длину разрешения теряет информацию.
2
Нейтронная пористость при 900 м/ч имеет шум 1,5 единицы пористости на отсчёт (шаг 0,1524 м, окно прибора 0,4 м). Каким будет шум при 450 м/ч и при осреднении четырёх отсчётов при 900 м/ч? Чем платят во втором случае?
Показать ответ
При 450 м/ч: $1{,}5/\sqrt2 \approx 1{,}06$ единицы. При осреднении четырёх отсчётов: $1{,}5/\sqrt4 = 0{,}75$ единицы, но фильтр длиной $4\cdot 0{,}1524 \approx 0{,}61$ м расширяет окно до $\sqrt{0{,}4^2 + 0{,}61^2} \approx 0{,}73$ м — почти вдвое: пласты тоньше 0,7 м прибор покажет с заниженным контрастом.
3
Повторная запись плотностного прибора выше основной в среднем на 0,02 г/см³ во всех пластах, включая глины, а разброс разностей мал. Наиболее вероятная причина?
1. А.Изменение пласта из-за проникновения фильтрата
2. Б.Газ в промытой зоне
3. В.Статистика счёта
4. Г.Систематическая ошибка: дрейф прибора или ошибка калибровки — нужно проверить калибровки до и после записи
Показать ответ
Правильный ответ: Г. Систематическая ошибка: дрейф прибора или ошибка калибровки — нужно проверить калибровки до и после записи
Одинаковое смещение во всех пластах, в том числе непроницаемых глинах, не может быть следствием проникновения, а статистика дала бы разброс без смещения. Это признак систематической ошибки; её ищут в калибровках до и после записи.
4
По реперам рейс 2 глубже опорного рейса 1 на 0,4 м у отметки 2100 м и на 0,9 м у отметки 2300 м (отметки по рейсу 2). К какой глубине рейса 1 относится показание рейса 2 на 2240 м?
Показать ответ
Сдвиг на 2240 м: $0{,}4 + \dfrac{2240 - 2100}{2300 - 2100}\cdot(0{,}9 - 0{,}4) = 0{,}4 + 0{,}35 = 0{,}75$ м. Глубина в системе рейса 1: $2240 - 0{,}75 = 2239{,}25$ м. Постоянный сдвиг по одному из реперов ошибся бы на 0,35 или 0,15 м.
5
В заголовке при одной температуре записано: $R_m = 0{,}85$ Ом·м, $R_{mf} = 1{,}10$ Ом·м, $R_{mc} = 0{,}95$ Ом·м. Что вызывает сомнение?
1. А.Корка должна быть проводимее раствора
2. Б.Фильтрат сопротивлением выше раствора: обычно $R_{mf} < R_m < R_{mc}$ , запись нужно перепроверить
3. В.Сопротивления раствора не нужны для интерпретации
4. Г.Ничего: все значения около 1 Ом·м
Показать ответ
Правильный ответ: Б. Фильтрат сопротивлением выше раствора: обычно $R_{mf} < R_m < R_{mc}$ , запись нужно перепроверить
Твёрдая фаза раствора ток почти не проводит: фильтрат, из которого она удалена, проводит лучше раствора, а корка, где она сконцентрирована, — хуже. Поэтому обычно $R_{mf} < R_m < R_{mc}$ . Обратный порядок — повод проверить запись (перепутаны графы, разные температуры замера) прежде, чем считать с этими значениями.
6
На полевой диаграмме песчаного разреза плотностная и нейтронная кривые на известняковых шкалах в чистых водоносных песчаниках расходятся: нейтронная правее на несколько миллиметров. Что это?
1. А.Глины
2. Б.Неисправность нейтронного прибора
3. В.Эффект матрицы песчаника на шкалах, совместимых с известняком
4. Г.Газ
Показать ответ
Правильный ответ: В. Эффект матрицы песчаника на шкалах, совместимых с известняком
Нейтронный прибор, откалиброванный по известняку, в песчанике показывает меньше истинной пористости, а плотностная пористость на известняковой шкале — больше. Получается перекрытие кривых «как от газа» в пласте, где газа нет. Газ подтверждают сопротивлением и пересчётом пористости в матрицу пласта; в песчаных разрезах удобнее шкалы, совместимые с песчаником.

Обновлено: 16 октября 2026 г.