Обзорная лекция в рамках конференции «Геомодель 2015»

Роль теории эффективных сред в современной разведочной геофизике

Лектор: Ирина Олеговна Баюк, д.ф.-м.н. (Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН)

Место проведения: г. Геленджик

Дата: 7 сентября 2015 г.

Время: 09:00–13:00

Продолжительность курса: 4 часа

Описание курса

В четырёхчасовом курсе даются основные понятия теории эффективных сред , которая позволяет связать вещественный состав и микроструктуру породы с её физическими свойствами (скоростями упругих волн, тепло- и электропроводностью, гидравлической проницаемостью), наблюдаемыми в эксперименте. В англоязычной литературе эта теория в случае её применения к горным породам называется Rock Physics. Под микроструктурой породы понимается форма, ориентация и степень связности трещин и пор, заполненных различными флюидами — газом, нефтью. В общем случае, породы могут обладать анизотропными физическими свойствами.

Теория эффективных сред имеет широкий спектр применения в разведочной геофизике, включая 1) прогноз физических свойств пород на различных масштабах по их составу и особенностям внутреннего строения; 2) объяснение существования корреляций между различными физическими свойствами; 3) определение «неизмеряемых» физических свойств по измеренным; 4) определение геометрических характеристик порово-трещиноватого пространства осадочных пород; 5) выделение трещиноватых зон в породах-коллекторах и их характеристика; 6) восстановление полного тензора упругости (или транспортных свойств) анизотропной породы по ограниченному числу измерений физических свойств, недостаточному для применения традиционных методик; 7) построение масштабно-зависимой скоростной модели анизотропных пород-коллекторов с учётом анизотропии их физических свойств для мониторинга гидроразрыва.

Горная порода в теории эффективных сред рассматривается как композитная статистически однородная среда. Показано, что решение для эффективных физических свойств может быть получено в единообразной форме для различных физических свойств — упругих и транспортных (тепло- и электропроводности, гидравлической проницаемости), что в свою очередь даёт возможность одновременно определять различные физические свойства породы. Излагается общая схема получения решения для эффективных физических свойств, основанная на классическом решении задачи Эшелби.

Даётся понятие параметрической математической модели физических свойств, которая, в общем случае, является разномасштабной, отражая строение реальной породы в различных масштабах.

Излагаются основные подходы к построению разномасштабных параметрических математических моделей физических свойств коллекторов различного типа – карбонатных, терригенных, глинистых сланцев. Для каждого типа коллектора определяются параметры модели, оказывающие основное влияние на их физические свойства. Приводятся примеры решения различных задач разведочной геофизики, основанные на использовании теории эффективных сред, в частности, определение геометрии пустотного пространства по измеренным физическим свойствам (лабораторным данным и данным ГИС); построение анизотропной скоростной модели глинистых сланцев по данным ГИС и её апскейлинг для частот межскважинной томографии, на которых проводится мониторинг гидроразрыва пласта; определение анизотропных упругих свойств глинистых минералов с учётом влияния связанной воды.

Цели курса

Усвоение базовых принципов теории эффективных сред. Осваивание общих подходов к построению различных методов этой теории. Ознакомление с областями практического применения методов теории эффективных сред.

Краткое содержание курса

Часть 1. Основы теории.

1. Задачи геофизики, решаемые с помощью теории эффективных сред (ТЭС).

2. Понятие эффективных физических свойств.

3. Горная порода как микроскопически неоднородная и макроскопически анизотропная композитная среда.

4. Построение решения для эффективных физических свойств.

5. Основные методы теории эффективных сред.

6. Тесты ТЭС на модельных средах и горных породах.

7. Междисциплинарный подход к моделированию эффективных физических свойств коллекторов, основанный на использовании ТЭС.

Часть 2. Практические приложения.

1. Прямые и обратные задачи ТЭС.

2. Моделирование эффективных физических свойств коллекторов.

3. Примеры решения практических задач:

   • углеводородосодержащие сланцы,

   • карбонатные коллектора.

4. Прогноз свойств одного типа через свойства другого типа.

О лекторе

Ирина Олеговна Баюк — доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. Автор более 90 публикаций в отечественных и зарубежных изданиях по вопросам теоретического моделирования физических свойств горных пород. Соисполнитель многих научно-производственных проектов, выполненных для различных нефтяных компаний. Член SEG, EAGE, SPE.

Кому адресован этот курс

Курс адресован широкому кругу специалистов-геофизиков.

Необходимая начальная подготовка

Основы теории упругости в рамках ВУЗа.

Ближайшие образовательные мероприятия EAGE в России