Определение поверхности иерархического пластического включения в слоисто-блоковой среде по данным акустического мониторинга

Abstract

Процессы разработки нефтегазовых месторождений связаны с движением многофазных многокомпонентных сред, которые характеризуются неравновесными и нелинейными реологическими свойствами. Реальное поведение пластовых систем определяется сложностью реологии движущихся жидкостей и морфологического строения пористой среды, а также многообразием процессов взаимодействия жидкости и пористой среды. При этом пластовая система, из которой требуется извлечь нефть, представляет собой сложную динамическую иерархическую систему. Для решения поставленных задач необходимо создать новую теорию интерпретации волновых полей в рамках усложненной модели: слоисто-блоковой с включениями иерархического типа. Разработан новый подход к интерпретации волновых полей, определению контуров или поверхностей локальных пластических иерархических объектов. Разработан итерационный процесс решения теоретической обратной задачи для случая определения конфигураций 2D иерархических включений k-го ранга. При интерпретации результатов мониторинга следует использовать данные таких систем наблюдения, которые настроены на исследование иерархической структуры среды.

Процеси розробки нафтогазових родовищ пов’язані з рухом багатофазних, багатокомпонентних середовищ, які характеризуються нерівноважними і нелінійними реологическими властивостями. Реальна поведінка пластових систем визначається складністю реології рухомих рідин і морфологічної будови пористого середовища, а також різноманітністю процесів взаємодії між рідиною і пористим середовищем. При цьому пластова система, з якої потрібно видобути нафту, є складною динамічною ієрархічною системою. Для розв’язання поставлених задач необхідно створити нову теорію інтерпретації хвильових полів у межах ускладненої моделі: шарувато- блокової з включеннями ієрархічного типу. Розроблено новий підхід до інтерпретації хвильових полів, визначення контурів або поверхонь локальних пластичних ієрархічних об’єктів. Розроблено ітераційний процес розв’язання теоретичної оберненої задачі для випадку визначення конфігурацій 2D ієрархічних включень k-го рангу. При інтерпретації результатів моніторингу слід використовувати дані таких систем спостереження, які налаштовані на дослідження ієрархічної структури середовища.

Purpose. Geological medium is an open system influenced by outer and inner factors that can bring it to an unstable state. That non stability as a rule occurres locally and these zones are named dynamically active elements, being indicators of potential catastrophic sources. These objects differ from the embedded geological medium in their structural forms, which are often of the hierarchical type. The process of their activisation can be investigated using wave fields monitoring. For that purpose we developed earlier new algorithms of modeling wave field propagation through the local objects with a hierarchical structure. Here we have worked out a new approach to interpreting the distribution of wave fields to define the contours of these local plastic hierarchical objects. Design/methodology/approach. We have developed an algorithm for constructing the equation of the theoretical inverse problem for a 2-D linear polarized longitudinal elastic wave by excitation of the N-layered elastic medium with hierarchic plastic inclusion located in the v—th elastic layer. We also suggest an iteration process of solving the inverse problem for the case of certain configurations of hierarchical inclusions 2D k-th rank. Findings. Theory proves that for such a complicated medium each wave field contains its own information about the inner structure of the hierarchical inclusion. Therefore it is ncessary to interpret the monitoring data for each wave field apart, and not mixes the data base. When interpreting the results of the monitoring it is necessary to use the data of such systems that are configured to study the hierarchical structure of the medium. Practical value/implications. These results may serve as a basis for constructing new systems of monitoring observations of dynamical geological systems. They may be useful, in particular, in preventing rock shocks in deep mines by their exploitation or natural hazards. Moreover, the findings could prove inevitable in developing new systems of oil and gas out working using mining approaches.