geophystechГеофизические технологииRussian Journal of Geophysical Technologies2619-1563IPGG SB RAS10.18303/2619-1563-2021-2-36geophystech-149Research ArticleСтатьиОпределение элементов залегания пластов по данным каротажа в процессе бурения методом переходных процессовDetermination of formation dip and strike from transient LWD electromagnetic measurementsНикитенкоМ. Н.NikitenkoM. N.

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории многомасштабной геофизики Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН. Основные научные интересы: прямые и обратные задачи электромагнитных зондирований, обоснование новых методов исследования скважин, новые способы интерпретации, разработка программного обеспечения для моделирования и инверсии данных.

630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3

Koptyug Ave., 3, Novosibirsk, 630090 

NikitenkoMN@ipgg.sbras.ruРабиновичМ. Б.RabinovichM. B.

Кандидат технических наук, петрофизик, специалист по электромагнитным методам. Основные научные интересы: разработка программного обеспечения для обработки и интерпретации данных современных электромагнитных комплексов каротажа на кабеле и в процессе бурения, экспертная оценка в выборе технологий исследования нефтегазовых скважин, интерпретация каротажных данных и геонавигация. Вклад в написание статьи был сделан во время работы в компании Baker Hughes.

NikitenkoMN@ipgg.sbras.ruСвиридовМ. В.SviridovM. V.

Руководитель группы прикладной математики компании ROGII. Основные научные интересы: разработка алгоритмов обработки и инверсии данных каротажа во время бурения, геонавигация.

NikitenkoMN@ipgg.sbras.ruИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАНРоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RASRussian FederationКомпания BP, 77079, Хьюстон, Техас, бул. Вестлейк-Парк, 501Соединённые Штаты АмерикиBP, Westlake Park Blvd, 501, Houston, TX 77079United StatesКомпания ROGII, 77084, Хьюстон, Техас, ул. Парк Тен, 16000Соединённые Штаты АмерикиROGII, Park Ten Place, 16000, Houston, TX 77084United States202113012022023648Copyright © Никитенко М.Н., Рабинович М.Б., Свиридов М.В., 20222022Никитенко М.Н., Рабинович М.Б., Свиридов М.В.Nikitenko M.N., Rabinovich M.B., Sviridov M.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjgt.ru/jour/article/view/149

Разработан оригинальный метод оценки угла и азимута падения пластов по данным индукционного каротажа в процессе бурения методом переходных процессов, основанный на фокусировке во временной области. Идея фокусировки заключается в разложении измеренных сигналов во временной ряд и диагонализации матрицы сфокусированных компонент магнитного поля. Выполнена реализация метода и его всестороннее тестирование в горизонтально-слоистых средах, используемых при инверсии данных в процессе бурения для решения задач геонавигации и определения удельного электросопротивления пластов. Оценки углов позволяют повысить эффективность геонавигации при выборе направления бурения скважины, а также точность инверсии данных в случаях сложных моделей сред. Существенное сокращение ресурсоемкости инверсии и модельной эквивалентности достигается за счет уменьшения числа определяемых параметров.

An original method has been developed for estimating formation dip and strike from transient induction LWD data, based on focusing in the time domain. The focusing consists in decomposing the measured signals into a time series and diagonalizing the matrix of focused magnetic field components. We have implemented the method and comprehensively tested it in horizontally-layered media used for LWD data inversion to solve geosteering problems and evaluate the formation resistivity. Estimates of the angles contribute to reliable geosteering when choosing a direction of drilling, as well as when inverting data for a complex earth model. A significant reduction in the resource intensity of inversion and model equivalence is achieved by reducing the number of determined parameters.

Угол и азимут падения пластовкаротаж в процессе буренияметод переходных процессовэлектромагнитное полечисленная инверсиягеоэлектрическая модельFormation dip and strikelogging while drillingtransient methodelectromagnetic fieldnumerical inversiongeoelectric modelReferencesДворецкий П.И., Ярмахов И.Г. Электромагнитные и гидродинамические методы при освоении нефтегазовых месторождений. – М.: Недра, 1998. – 318 с.Anderson B., Chew W.C. Transient response of some borehole mandrel tools // Geophysics. – 1989. – Vol. 54 (2). – P. 216–224, doi: 10.1190/1.1442645.Кауфман А.А. Индукционный каротаж методом переходных процессов // Геология и геофизика. – 1969. – № 7. – С. 125–131.Banning E., Hagiwara T., Ostermeier R. System and method for locating an anomaly ahead of a drill bit // US Patent No. 7538555, publ. May 26, 2009.Кауфман А.А., Терентьев С.А. Нестационарное электромагнитное поле вертикального магнитного диполя в пластах ограниченной мощности // Физика Земли. – 1971. – № 9. – С. 85–87.Bespalov A., Rabinovich M., Tabarovsky L. Deep resistivity transient method for MWD application using asymptotic filtering // US Patent No. 7027922, publ. April 11, 2006.Кауфман А.А., Соколов В.П. Теория индукционного каротажа методом переходных процессов. – Новосибирск: Наука, 1972. – 128 с.Dutta S., Reiderman A., Schoonover L.G., Rabinovich M.B. New borehole transient electromagnetic system for reservoir monitoring // Petrophysics. – 2012. – Vol. 53 (3). – P. 222–232.Мосин А.П., Могилатов В.С. Некоторые вопросы обоснования электромагнитного каротажа методом переходных процессов // Каротажник. – 2015. – Вып. 258. – С. 63–80.Epov M.I., Morozova G.M., Antonov E.Yu. Electromagnetic defectoscopy of casing strings of oil and gas wells [in Russian]. – Geo, Novosibirsk, 2002. – 104 p.Мосин А.П., Могилатов В.С. Средства математического анализа электромагнитного каротажа методом переходных процессов в цилиндрически-слоистой среде // Каротажник. – 2018. – Вып. 288. – С. 73–84.Epov M.I., Mironov V.L., Komarov S.A., Muzalevsky K.V. Nanosecond electromagnetic sounding of a fluid-saturated layered formation // Russ. Geol. Geophys. – 2007. – Vol. 48 (12). – P. 1054–1060, doi: 10.1016/j.rgg.2007.11.002.Онегова Е.В., Эпов М.И. Трехмерное моделирование нестационарного электромагнитного поля для задач геонавигации горизонтальных скважин // Геология и геофизика. – 2011. – Т. 52, № 7. – С. 925–930.Itskovich G. Downhole transient resistivity measurements // US Patent No. 9857499, publ. January 2, 2018.Плюснин М.И., Вильге Б.И. К обоснованию индукционного каротажа по методу переходных процессов // Известия вузов. Геология и разведка. – 1969. – № 5. – C. 158–165.Itskovich G., Nikitenko M. Fast inversion of MWD transient EM data excited by a pulse of an arbitrary shape // US Patent No. 9562990, publ. February 7, 2017.Ратушняк А.Н., Теплухин В.К. Физико-теоретические и экспериментальные основы индуктивных методов исследований скважин. – Екатеринбург: УрО РАН, 2017. – 124 с.Itskovich G., Lee F., Nikitenko M. Hybrid image of earth formation based on transient electromagnetic measurements // US Patent No. 10139517, publ. November 27, 2018.Сидоров В.А. Скважинные дефектоскопы-толщиномеры для исследования многоколонных скважин // Каротажник. – 1996. – Вып. 24. – С. 83–94.Kaufman A.A. TEM induction logging // Soviet Geology and Geophysics. – 1969. – No. 7. – P. 125–131.Эпов М.И., Морозова Г.М., Антонов Е.Ю. Электромагнитная дефектоскопия обсадных колонн нефтегазовых скважин. – Новосибирск: Гео, 2002. – 104 с.Kaufman A.A., Terentyev S.A. Non-stationary electromagnetic field of a vertical magnetic dipole in layers of limited thickness // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. – 1971. – No. 9. – P. 85–87.Эпов М.И., Миронов В.Л., Комаров С.А., Музалевский К.В. Электромагнитное зондирование флюидонасыщенного слоистого коллектора наносекундными импульсами // Геология и геофизика. – 2007. – Т. 48, № 12. – С. 1357–1365.Kaufman A.A., Sokolov V.P. TEM induction logging theory [in Russian]. – Nauka, Novosibirsk, 1972. – 128 p.Anderson B., Chew W.C. Transient response of some borehole mandrel tools // Geophysics. – 1989. – Vol. 54 (2). – P. 216–224, doi: 10.1190/1.1442645.Mosin A.P., Mogilatov V.S. Some questions on substantiation of TEM electromagnetic logging // Karotazhnik. – 2015. – Vol. 258. – P. 63–80.Banning E., Hagiwara T., Ostermeier R. System and method for locating an anomaly ahead of a drill bit // US Patent No. 7538555, publ. May 26, 2009.Mosin A.P., Mogilatov V.S. Means for mathematical analysis of TEM logging in a cylindrical-layered medium // Karotazhnik. – 2018. – Vol. 288. – P. 73–84.Bespalov A., Rabinovich M., Tabarovsky L. Deep resistivity transient method for MWD application using asymptotic filtering // US Patent No. 7027922, publ. April 11, 2006.Nikitenko M., Rabinovich M., Sviridov M. Late time rotation processing of multi-component transient EM data for formation dip and azimuth // US Patent Application No. 14539014, publ. May 14, 2015.Dutta S., Reiderman A., Schoonover L.G., Rabinovich M.B. New borehole transient electromagnetic system for reservoir monitoring // Petrophysics. – 2012. – Vol. 53 (3). – P. 222–232.Onegova E.V., Epov M.I. 3D simulation of transient electromagnetic field for geosteering horizontal wells // Russ. Geol. Geophys. – 2011. – Vol. 52 (7). – P. 725–729, doi: 10.1016/j.rgg.2011.06.005.Itskovich G. Downhole transient resistivity measurements // US Patent No. 9857499, publ. January 2, 2018.Onegova E., Nikitenko M., Itskovich G., Reiderman A. Comparison of resolution power of frequency and time domain measurements in reservoir navigation // EAGE Geomodel 2010 (Gelendzhik, September 13–17, 2010): extended abstracts. – Gelendzhik, 2010. – 188-00094.Itskovich G., Nikitenko M. Fast inversion of MWD transient EM data excited by a pulse of an arbitrary shape // US Patent No. 9562990, publ. February 7, 2017.Plyusnin M.I., Vilge B.I. To substantiation of TEM induction logging // Proceedings of higher educational establishments. Geology and Exploration. – 1969. – No. 5. – P. 158–165.Itskovich G., Lee F., Nikitenko M. Hybrid image of earth formation based on transient electromagnetic measurements // US Patent No. 10139517, publ. November 27, 2018.Rabinovich M., Tabarovsky L., Corley B., van der Horst J. Processing multi-component induction data for formation dip and azimuth in anisotropic formations // The SPWLA 46th Annual Logging Symposium (New Orleans, Louisiana, USA, June 26–29, 2005): transactions. – New Orleans, 2005. – SPWLA-2005-XX.Nikitenko M., Rabinovich M., Sviridov M. Late time rotation processing of multi-component transient EM data for formation dip and azimuth // US Patent Application No. 14539014, publ. May 14, 2015.Rabinovich M.B., Bespalov A.N., Forgang S.W., Georgi D.T., Itskovich G.B., Tabarovsky L.A. Transient EM for geosteering and LWD/wireline formation evaluation // US Patent No. 8049507, publ. November 1, 2011.Onegova E., Nikitenko M., Itskovich G., Reiderman A. Comparison of resolution power of frequency and time domain measurements in reservoir navigation // EAGE Geomodel 2010 (Gelendzhik, September 13–17, 2010): extended abstracts. – Gelendzhik, 2010. – 188-00094.Ratushnyak A.N., Teplukhin V.K. Physico-theoretical and experimental foundations of inductive well logging methods [in Russian]. – UB RAS, Yekaterinburg, 2017. – 124 p.Rabinovich M., Tabarovsky L., Corley B., van der Horst J. Processing multi-component induction data for formation dip and azimuth in anisotropic formations // The SPWLA 46th Annual Logging Symposium (New Orleans, Louisiana, USA, June 26–29, 2005): transactions. – New Orleans, 2005. – SPWLA-2005-XX.Seydoux J., Tabanou J., Ortenzi L., Denichou J.M., De Laet Y., Omeragic D., Iversen M., Fejerskov M. A deep-resistivity logging-while-drilling device for proactive geosteering // The Offshore Technology Conference (Houston, Texas, USA, May 5–8, 2003): proceedings. – Houston, 2003. – OTC-15126-MS.Rabinovich M.B., Bespalov A.N., Forgang S.W., Georgi D.T., Itskovich G.B., Tabarovsky L.A. Transient EM for geosteering and LWD/wireline formation evaluation // US Patent No. 8049507, publ. November 1, 2011.Sidorov V.A. Borehole defectoscopes-calipers for studying multi-column wells // Karotazhnik. – 1996. – Vol. 24. – P. 83–94.Seydoux J., Tabanou J., Ortenzi L., Denichou J.M., De Laet Y., Omeragic D., Iversen M., Fejerskov M. A deep-resistivity logging-while-drilling device for proactive geosteering // The Offshore Technology Conference (Houston, Texas, USA, May 5–8, 2003): proceedings. – Houston, 2003. – OTC-15126-MS.Tabarovsky L.A., Rabinovich M.B. Real time 2D inversion of induction logging data // Journal of Applied Geophysics. – 1998. – Vol. 38 (4). – P. 251–275, doi: 10.1016/S0926-9851(97)00034-7.Tabarovsky L.A., Rabinovich M.B. Real time 2D inversion of induction logging data // Journal of Applied Geophysics. – 1998. – Vol. 38 (4). – P. 251–275, doi: 10.1016/S0926-9851(97)00034-7.Tabarovsky L.A., Rabinovich M. Determination of formation anisotropy, dip and azimuth // US Patent No. 7392137, publ. June 24, 2008.Tabarovsky L.A., Rabinovich M. Determination of formation anisotropy, dip and azimuth // US Patent No. 7392137, publ. June 24, 2008.Tabarovsky L.A., Goldman M.M., Rabinovich M.B., Strack K.-M. 2.5-D modeling in electromagnetic methods of geophysics // Journal of Applied Geophysics. – 1996. – Vol. 35 (4). – P. 261–284, doi: 10.1016/0926-9851(96)00025-0.Tabarovsky L.A., Goldman M.M., Rabinovich M.B., Strack K.-M. 2.5-D modeling in electromagnetic methods of geophysics // Journal of Applied Geophysics. – 1996. – Vol. 35 (4). – P. 261–284, doi: 10.1016/0926-9851(96)00025-0.Zhang Z., Yu L., Tabarovsky L.A., Kriegshäuser B. Simultaneous determination of formation angles and anisotropic resistivity using multi-component induction logging data // US Patent No. 6643589, publ. November 4, 2003.Zhang Z., Yu L., Tabarovsky L.A., Kriegshäuser B. Simultaneous determination of formation angles and anisotropic resistivity using multi-component induction logging data // US Patent No. 6643589, publ. November 4, 2003.Zhang Z., Yu L., Kriegshäuser B., Tabarovsky L. Determination of relative angles and anisotropic resistivity using multicomponent induction logging data // Geophysics. – 2004. – Vol. 69 (4). – P. 898–908, doi: 10.1190/1.1778233.Zhang Z., Yu L., Kriegshäuser B., Tabarovsky L. Determination of relative angles and anisotropic resistivity using multicomponent induction logging data // Geophysics. – 2004. – Vol. 69 (4). – P. 898–908, doi: 10.1190/1.1778233.Zhang Z., Yu L., Kriegshäuser B., Tabarovsky L. Determination of relative angles and anisotropic resistivity using multicomponent induction logging data // Geophysics. – 2004. – Vol. 69 (4). – P. 898–908, doi: 10.1190/1.1778233.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.