Методико-алгоритмическое обеспечение количественной интерпретации данных электрокаротажа нефтяных скважин на основе технологий машинного обучения

Постоянное увеличение сложности строения целевых геологических объектов и повышение требований к детальности электрокаротажных исследований обусловливают необходимость разработки новых подходов как к моделированию физических процессов, так и к анализу, обработке и интерпретации измеряемых данных. В результате научно-исследовательских работ (научный проект РФФИ р_мол_а_Новосибирск № 20-45-543003) предложен новый алгоритмический подход к моделированию сигналов электрокаротажа на основе свёрточных нейронных сетей, позволяющий конструировать алгоритмы решения прямых задач для конкретных геофизических приборов в детальных моделях прискважинного пространства с малыми толщинами пластов, учетом радиального изменения удельного электрического сопротивления, неровностей стенки скважины и вытеснения бурового раствора корпусом каротажного прибора. На основе предлагаемого подхода программно реализованы опытные алгоритмы экспресс-моделирования сигналов трёх распространенных в России методов электрокаротажа с гальваническим и индукционным возбуждением в двумерных моделях прискважинного пространства: бокового каротажного зондирования (БКЗ), фокусированного бокового (БК) и низкочастотного индукционного (ИК) каротажей. Разработанные нейросетевые алгоритмы характеризуются многократным увеличением быстродействия по сравнению с численными решателями. Применение высокоточного численного моделирования методом конечных элементов для создания обучающих выборок из пар “геоэлектрическая модель - каротажный сигнал” позволило достичь практически значимой точности расчета в моделях среды со сложной геометрической неоднородностью и высоким электрическим контрастом. Предложенные решения открывают возможности для усложнения базовых геоэлектрических моделей прискважинного пространства. Использование моделей среды, адекватных по сложности актуальным целевым геологическим объектам, позволит повысить достоверность результатов интерпретации данных электрокаротажа, измеренных в сложных геологических условиях. Исследована возможность адаптации предложенного подхода для построения алгоритмов неитерационной экспресс-инверсии данных электрокаротажа в параметры детальной двумерной геоэлектрической модели, не требующих расчленения геологического разреза на отдельные пласты. Программно реализован экспериментальный алгоритм неитерационной двумерной экспресс-инверсии данных БКЗ с определением параметров сложнопостроенных отложений, ориентированный на повышение оперативности интерпретации и сочетающий в себе преимущества инверсии данных на базе двумерной осесимметричной модели среды с быстродействием и низкой ресурсоемкостью. Разработанный алгоритм основан на инверсии каротажных диаграмм на интервале скважины в параметры двумерной осесимметричной модели среды, что позволяет естественным образом учитывать при инверсии влияние на сигналы вмещающих пород и условий измерений. Переход от стандартной попластовой параметризации разреза к непрерывному распределению свойств по вертикали позволяет извлекать значимую информацию из измерений в каждой точке по глубине с построением высокоразрешенных геоэлектрических моделей отложений. Неитерационный характер алгоритма обеспечивает высокое быстродействие, что открывает возможности использования преимуществ 2D инверсии для повышения достоверности результатов оперативной интерпретации. Апробация алгоритма на практических данных, полученных в скважинах на месторождениях Западной Сибири выявила область его максимальной эффективности - исследование свойств непроницаемых и слабопроницаемых отложений, таких как сложные глинистые покрышки и битуминозные отложения баженовской свиты. Однако при высоком качестве входных практических данных, алгоритм эффективен и для исследования проницаемых терригенных отложений.