Задача и физика

В изучаемом горизонте (методика отработана на заволжском надгоризонте фран-фаменских отложений) ищем интервалы, где нефть могла быть пропущена в заключении ГИС. Сравниваем кривую сопротивления (БК, дополнительно ИК) с нейтронным каротажом АНГК.

В плотных породах и БК, и АНГК высокие, в пористых — оба низкие: обе кривые в первую очередь отражают пористость. Нефть поднимает сопротивление, но почти не влияет на нейтронный метод. Поэтому после приведения БК к шкале АНГК:

• в водонасыщенном коллекторе БК идёт вровень с АНГК;
• в нефтенасыщенном БК уходит вправо — над АНГК рисуется «шапка».

Мерой служит дельта dБК = БК норм. − АНГК (и dИК). Около нуля — вода, заметно больше нуля — признак нефти.

Нормировка по шагам

БК измеряется в Ом·м и меняется на порядки, АНГК уже приведён в Прайме к шкале 0–1. Чтобы их сравнить, сопротивление берут в логарифме и линейно переводят в шкалу АНГК:

Где a₀ и n₀ — опорная точка (какое значение lg БК соответствует какому АНГК), а k — масштаб (сколько единиц АНГК приходится на один порядок сопротивления). Все методы отличаются только тем, как выбирают опору и масштаб.

Попробуйте сами. Ниже — скважина, выбранная в проводнике. Двигайте сдвиг и масштаб и смотрите, как меняется положение синей кривой относительно чёрной. Цель — чтобы вода (синие точки) легла на линию, а медиана dБК в воде стала около нуля.

1. Логарифм. lg БК — так связь сопротивления с пористостью становится близкой к линейной.
2. Опора и масштаб. Выбираются методом (см. следующий раздел).
3. Дельта. dБК = БК норм. − АНГК в каждой точке, затем средние по интервалам насыщения.
4. Порог и вердикт. Интервал с заключением «вода» или «неясно», где dБК и dИК выше порога, — кандидат.

БК и ИК нормируются каждый отдельно и в каждой скважине отдельно, потому что уровень сопротивления зависит от условий измерения в конкретной скважине.

Методы нормировки: математика

Обозначения: x = lg R — логарифм сопротивления (БК или ИК, Ом·м), y — АНГК (0–1). Индекс в — только водонасыщенные точки скважины (коды 28, 30, 31, 220). med — медиана, Pq — q-й процентиль, IQR = P75 − P25 — межквартильный размах. Все методы линейны:

Отличаются они только тем, как выбирают опору (a₀, n₀) — какому lg R соответствует какой АНГК — и наклон k — сколько единиц АНГК приходится на один порядок сопротивления.

Как выбирали лучший метод

Все методы прогнаны на 10 скважинах выборки TEST (скрипт tools/compare_methods.py). Метрики:

• LOLO |d| — проверка с исключением пласта: метод подбирается без одного водоносного пласта, затем смотрим, насколько медиана d этого пласта отходит от нуля. Это главная мера: она показывает, как метод поведёт себя на «новой» воде, а не на той, по которой его настроили.
• MAD воды — медиана абсолютных отклонений d в воде, разброс вокруг АНГК.
• AUC — вероятность того, что случайная точка нефти имеет d больше случайной точки воды (0.5 — не различает, 1 — различает всегда).
• Ложные шапки в воде и найдено нефти — доля водоносных и нефтяных интервалов (≥ 0.4 м) с dБК выше порога-середины.

Итог. Масштаб по выборке укладывает «новую» воду так же хорошо, как обучение по воде (0.035 против 0.034), но даёт меньше всего ложных шапок в воде (20 % против 27 %) и находит больше нефти (53 % против 47 %). «Две опоры» отделяют нефть чуть лучше, но вода у них разбросана в полтора раза сильнее. По ИК все методы «по воде» близки, масштаб по выборке — лучший по AUC.

Оговорка. Нефти в TEST мало (3 скважины, 210 точек), поэтому разница в 5–7 % — ориентир, а не доказательство. На реальной выборке из сотен скважин сравните методы в разделе Аналитика → Методы нормировки на всей выборке.

«Линия воды»

Даже лучшая нормировка не кладёт воду на АНГК точка в точку: в воде БК меняется не только от пористости (текстура карбоната, глинистость, влияние скважины). Для отображения поверх нормировки вычитается «линия воды»: в каждом водоносном пласте мощностью от минимальной убирается медианная невязка, между пластами поправка интерполируется по глубине.

На вердикты линия не влияет: пороги, таблицы и кандидаты считаются без неё. Если её учитывать в расчёте, она «подгоняет» каждый водоносный пласт и стирает именно те пропуски нефти, которые мы ищем. Выключается в панели «Свойства».

Пороги и вердикты

Интервал — непрерывный участок с одним кодом насыщения (по кривой NAS, шаг 0.1 м). Для него считаются средние dБК и dИК.

Порог — середина между медианами dБК (и dИК) нефти и воды. «По выборке» — по всем точкам всех загруженных скважин (нефть есть не в каждой скважине), «по скважине» — по её точкам, «вручную» — ползунками.

Сила 2 — интервал вдвое превышает порог по более слабому признаку. Пометки: у плотного — интервал тоньше 1.5 м рядом с плотным пластом (БК может быть завышен влиянием вмещающих), у границы — ближе 1.5 м к кровле или подошве горизонта (проверить отбивку и соседний горизонт).

Прогноз насыщения

Для скважин без заключения (нет кривой NAS) приложение предсказывает по БК, ИК и АНГК, где коллектор и чем он насыщен. Модель учится на скважинах с заключением, на накопленной базе обучения и на ваших отметках, а проверяется «вслепую».

1. Нормировка без заключения

Обычная нормировка ставит воду на АНГК по водонасыщенным точкам, а в сырой скважине их нет. Наклон берётся общий по выборке (как в методе «масштаб по выборке»), неизвестен только сдвиг c:

• Первая оценка: c₀ = −P50(k·lg R − АНГК) для БК и −P30 для ИК по пористой части разреза (АНГК ниже медианы скважины) плюс поправка, выученная на скважинах с заключением. v0.50: для ИК — 30-й перцентиль, а не медиана: в скважине, где нефти больше, чем воды, медиана ложится на нефть, и шапка «пропадает» (на выборке Заволжья ошибка сдвига в такой скважине 0.135 → 0.06).
• Уточнение (3 итерации): прогноз → точки, которые модель уверенно считает водой (коллектор, P(нефть) < 0.3) → c = −медиана(k·lg R − АНГК) по ним.

На тестовой выборке ошибка сдвига падает с 0.021 до 0.004–0.008 — меньше разброса воды вокруг АНГК.

2. Признаки точки

2б. Попластовое осреднение

Интерпретатор оценивает пласт целиком, а модель видит точки. Поэтому скважина автоматически делится на пласты: оптимальное разбиение по стандартизованным АНГК, lg БК и lg ИК, где минимизируется разброс кривых внутри пластов плюс штраф за каждый новый пласт (минимум 0.4 м). К признакам каждой точки добавляются средние по её пласту: dБК, dИК, АНГК, lgБК − lgИК и мощность пласта. Крупность пластов задаётся в разделе «Прогноз» (мелкие / средние / крупные).

Решение «по пласту целиком» (один класс на автоматический пласт) проверено и отвергнуто: при неточной границе ошибка переходит на весь пласт, точность падает.

3. Две модели и веса

«Коллектор» отличает точки, которые интерпретатор оценивал (нефть, вода, неясно…), от «не оценено». Нефтяных коллекторов в десятки раз меньше водоносных, и без поправки модель их «не узнаёт». Поэтому веса классов заданы долями: неколлектор 0.4, нефть 0.3, прочие коллекторы 0.3. «Нефть / вода» обучается только на коллекторах, классы уравнены.

4. Классы и пороги

P сглаживается по ±0.2 м. Коллектор — P(коллектор) ≥ 0.5 или «сильная шапка»: P(коллектор) ≥ 0.25 и P(нефть) ≥ 0.8 (плотноватый нефтяной пласт с явной шапкой). В коллекторе нефть при P(нефть) ≥ 0.65, вода при ≤ 0.35, между — неясно. Серии тоньше минимальной мощности присоединяются к соседней. От 15 скважин с заключением пороги подбираются по слепому тесту под ваше месторождение (перебор 100 вариантов).

Соседние скважины (v0.39). Если координаты есть хотя бы у 20 скважин с заключением, слепой тест проходят ещё три модели «+ соседи». Они берутся, только если угадывают в среднем хотя бы на 0.5 % больше. Иначе — модели без соседей: на маленькой или случайно расположенной выборке соседи только мешают. Альтитуда берётся из таблицы координат, а если её нет — по опробованию (глубина + абс. отметка TVD). Отключить можно переключателем «без соседей» в «Модели».

5. Слепой тест и выбор модели

Каждая скважина с заключением предсказывается моделью, обученной без неё (до 12 скважин — по одной, больше — 5 групп), с той же нормировкой без заключения. Качество — доля угаданной мощности нефти, воды и неколлектора и их среднее; в режиме «Авто» выбирается модель с лучшим средним. Во вкладке «Качество модели» — разбор по скважинам: сколько нефти и воды пропущено и куда «ушла» вода.

6. Самообучение

• База обучения хранится в этом браузере: каждая загруженная скважина с заключением добавляется в неё, модель дообучается на всей базе и открытых скважинах.
• Сохранённая модель: при следующем открытии прогноз появляется сразу, а модель в фоне дообучается, если база пополнилась.
• Ваши отметки — метки с весом ×3: «подтверждён» по кандидату или «нефть подтверждена» по пласту прогноза — нефть; «отклонён» или «это вода» — вода. Работает и для скважин без заключения.
• Базу можно сохранить в файл .bkbase и добавить на другом компьютере.

7. Коды насыщения и набор кривых (v0.50)

• 97 «остаточное нефтенасыщение» — коллектор, но не «нефть» и не «вода»: в модель «нефть / вода» не входит (по физике такой пласт даёт воду). 96 «слабонефтенасыщенный» остаётся нефтью — без него нефть угадывается хуже. 605 «возможный коллектор» — коллектор с неясным насыщением.
• Нет БК — прогноз моделью «по ИК»: она обучена на тех же скважинах, где на место БК подставлен ИК. Нет ни БК, ни ИК — модель «по АНГК» оценивает только коллектор; насыщение таких пластов — «неясно» (по кривым его не определить). Нет АНГК — прогноза нет. Режим показан в шапке скважины и в объяснении пласта.

8. «Почему так»: объяснение пласта (v0.50)

При выборе пласта прогноза в правой панели (и в «Свойствах» на планшете) показано:

• Вывод словами: коллектор ли по АНГК (относительно медианы скважины), есть ли шапка по ИК и БК — со сравнением с типичными значениями пластов обучения (25–75 % нефтяных и водоносных пластов заключения), что у соседних скважин на том же уровне.
• Вклад факторов в два решения модели — «коллектор или нет» и «нефть или вода». 22 признака сгруппированы в шесть факторов: шапка по ИК, шапка по БК, пористость по АНГК, соотношение БК и ИК, мощность и положение, соседние скважины. Вклад — изменение логита (шансов) относительно «среднего» пласта обучения: у регрессии β·z, у бустинга — сумма изменений значения узла вдоль пути по дереву. Вправо (оранжевое) — к коллектору / нефти, влево (синее) — к неколлектору / воде.
• Честная вероятность нефти — доля нефти среди коллекторов с таким же P(нефть) модели в слепом тесте (10 корзин, монотонно). P модели завышена для нефти: классы при обучении уравнены весами.
• Устойчивость: пласт заново предсказывается при сдвиге нормировки на ±0.03 (у 90 % скважин ошибка слепого сдвига меньше). Если класс меняется — пласт стоит проверить по планшету.
• Похожие пласты обучения — пять ближайших по dИК, dБК, АНГК относительно медианы и мощности пластов заключения из других скважин; щелчок открывает скважину.
• Вне диапазона обучения — если больше 15 % точек скважины выходят за 1–99 % значений АНГК, lg БК или lg ИК обучающих скважин, в шапке и в объяснении появляется предупреждение.

9. Качество по пластам (v0.50)

Кроме доли угаданной мощности по точкам, слепой тест считает совпадение по пластам заключения: класс пласта — преобладающий класс прогноза в нём. Так оценивает интерпретатор: расхождение границы на 0.1–0.2 м (кривые размыты, интерпретатор режет точнее) ошибкой не считается. На выборке Заволжья четверть точек у самой границы пласта путаются «вода ↔ неколлектор», в середине пластов — 8–9 %.

Оценка зависит от того, как скважины разложены по группам слепого теста: при 13 нефтяных скважинах разброс ±2 п. п. Перепроверено: бустинг LightGBM на тех же признаках даёт столько же (0.797) — упор не в алгоритм, а в три кривые и разметку.

10. Что если, изменения, очередь (v0.60)

• Пороги — что если (панель «Качество модели»): ползунки «нефть, если P ≥», «вода, если P ≤», «коллектор, если P ≥» сразу пересчитывают пласты во всех скважинах и качество слепого теста при этих порогах. «Оставить эти пороги» — до следующего переобучения; «Вернуть подобранные» — пороги, подобранные слепым тестом.
• Изменения (нижняя панель рабочего места): после переобучения — скважины, где прогноз сменил класс хотя бы на 0.3 м, с главным переходом («вода → нефть: 1.2 м») и нефтью «было → стало».
• Очередь проверки упорядочена по ценности: мощность × неопределённость × (0.3 + честная P нефти) — сверху толстые спорные пласты с шансом на нефть.
• Граница пласта (v0.62): наведите на границу двух пластов на планшете прогноза — курсор ↕ — и перетащите. Сдвинутый кусок получает класс соседнего пласта (нефть, вода, неколлектор) как отметка специалиста (вес ×3), модель переобучается сама; ручные правки заштрихованы и остаются поверх прогноза после переобучения. «Неясно» в обучение не идёт — только на экране.
• Свой интервал (v0.61): Shift + протянуть по планшету прогноза → «нефть» или «вода». Интервал учитывается при обучении с весом ×3 и показан скобкой у дорожки «Прогноз».
• Исключить из обучения (v0.61, правая панель скважины с заключением): если заключение сомнительное, модель переобучится без этой скважины, а для неё самой покажет прогноз итоговой модели.
• Сравнить рядом (v0.61, блок «Похожие пласты»): планшеты выбранного пласта и пяти похожих пластов обучения на одном экране — БК/ИК, АНГК с ИК после нормировки и шапкой, класс (прогноз / заключение).
• Журнал решений (v0.61, «Отчёт»): кто, когда и что отметил — статусы кандидатов, нефть/вода по пластам, свои интервалы, исключения из обучения.
• Назначить колонки (v0.61, «Данные»): если таблица не распознана по заголовку — выбрать, что это за таблица и что в каждой колонке.

Ограничения

• Модель повторяет интерпретатора: где заключения ошибались, она ошибётся так же.
• Нефть без шапки по сопротивлению (БК и ИК лежат на АНГК) по этим кривым не отличить от воды — так в тестовой скважине XXX17.
• Глинистость, газ и битум модель не различает: таких признаков в данных нет.

Как читать планшет

1. Насыщ. — заключение ГИС по кодам Прайма; находки заштрихованы и обведены (красный — кандидат, янтарный — проверить).
2. Сопротивление — БК и ИК в логарифмической шкале, Ом·м, как в выгрузке.
3. Единая шкала — АНГК и нормированные БК/ИК. Красная заливка — БК норм. правее АНГК (шапка), серая — левее.
4. dБК и dИК — дельты; пунктир — пороги. Всё, что правее пунктира, превышает порог.

Попластовое осреднение (чип на строке инструментов, режим — «Настроить планшет → Вид»): средние значения кривых по пластам рисуются ступеньками поверх приглушённых исходных — по пластам прогноза или по пластам заключения. Пометки: двойной клик по планшету или правая кнопка → «Пометка…»; клик по метке — изменить. Правая кнопка также даёт замер пласта и оценку пласта прогноза.

Под линией курсора в каждой дорожке — значения её кривых. Клик по шапке дорожки открывает её настройки: ширина, порядок, шкала (авто / стандарт / вручную), цвет и толщина кривых. Все настройки сразу и шаблоны — кнопка «Настроить планшет».

Над каждой дорожкой — шапка, как на печатной диаграмме: кривые, их цвета и значения шкалы на левом и правом краях. «Стандартные шкалы» фиксируют 1–1000 Ом·м, АНГК 0–1 и дельты ±0.4 — удобно сравнивать скважины между собой.

• Курсор — строка значений сверху и точки на каждой кривой.
• Клик по пласту — выделение и подробности в панели «Свойства» (там же статус находки).
• Протяжка мышью по глубине — замер интервала: мощность, средние БК, ИК, АНГК, dБК, dИК и состав по заключению; кнопка «Копировать» — в Excel.
• Глубина — ввод отметки и Enter; + / − или Ctrl + колесо — масштаб; мини‑карта справа — переход по горизонту.
• Картинкой — планшет с подписью скважины и параметрами в буфер обмена для Word или PowerPoint.
• Дорожки — лишние можно скрыть.

Коды насыщения

Группы определяют, как интервал участвует в расчёте: по воде обучается нормировка, по нефти и воде считается порог, кандидаты ищутся среди воды и «неясно».

Опробования: загрузка, планшет, обучение

Загрузка. Таблица опробований из Прайма (Excel .xlsx или CSV) кладётся в мастер загрузки — в любую карточку шага «Таблицы» или вместе с LAS. Приложение узнаёт её по заголовку: в одной строке — пласт внутри интервала опробования (Кровля, Подошва, Коллектор, Насыщение_код), интервал опробования — Опр_кровля_MD … Опр_подошва_MD, результат — Комментарий. Подходит и простая таблица Скважина; Кровля; Подошва; Приток; Дебит.

Результат притока берётся по порядку: колонка «Приток», иначе комментарий («Qн=…» или «нефть» — нефть, «Qв=…» или «вода» — вода, «Qн … Qв» — нефть с водой, «плёнка» — вода с плёнкой нефти, «сухо», «без притока»), иначе — по насыщению пластов-коллекторов внутри интервала (такие опробования помечены «по закл.»). Строки одного интервала собираются в одно опробование; повторная загрузка того же файла обновляет интервалы, а не добавляет копии. Опробования скважин, для которых ещё нет LAS, сохраняются и появятся после загрузки LAS.

На планшете — дорожка «Опробование» (слева, её можно передвинуть и изменить ширину в настройках планшета): фигурная скобка на весь интервал опробования, цветная риска — пласты-коллекторы внутри, справа — результат, дебит и комментарий. Цвет скобки — результат притока. Щелчок по скобке — изменить опробование. Та же дорожка есть на планшете «Прогноза».

Обучение. Опробование — самая надёжная «правда» для модели: его точки входят в обучение с весом ×5 (отметка специалиста — ×3, заключение — ×1) и заменяют заключение в своём интервале. Если известны пласты внутри интервала, учёба идёт по пластам: коллекторы получают результат притока (при «нефть с водой» — нефть или вода по заключению пласта), неколлекторы внутри интервала — «неколлектор». Скважина без заключения, но с опробованием, тоже учит модель — точками своего интервала. После загрузки опробований прогноз переобучается сам; совпадение прогноза с опробованиями — во вкладке скважины «Опробования».

Карта

Вкладка «На карте» (раздел «Анализ») ставит скважины по координатам из таблицы «Скважина; X; Y» (Excel или CSV; можно с колонками «Площадь» и «Альтитуда»). Если координаты есть в разделе ~W LAS (XCOORD/YCOORD), они берутся оттуда. По умолчанию принята геодезическая запись: X — север, Y — восток; если в вашей таблице наоборот — переключатель «Оси» на карте.

Цвет — выбранная величина: нефть по прогнозу или по заключению (м), P(нефть) max, число кандидатов, результат опробований, наличие заключения, статус проверки. Для числовых величин строится поле — интерполяция обратными расстояниями (вес 1/d²) по скважинам, обрезанная дальше 2,5 типичных расстояний до соседней скважины, — и изолинии с «круглым» шагом. Это наглядная картина распределения, а не подсчёт запасов.

Работа. Колесо — масштаб, перетаскивание — сдвиг, щелчок по скважине — карточка с ближайшими соседями, Ctrl+щелчок — добавить к выбору, двойной щелчок — планшет. «Рамка» выбирает скважины областью (Alt+перетаскивание — сдвиг). «Профиль»: щелчками ставятся точки линии, двойной щелчок или Enter — конец; скважины в полосе захвата (её ширина — ползунок) выстраиваются вдоль линии, и кнопка открывает по ним корреляционную схему в этом порядке. Блёклые скважины не проходят фильтр проводника, серые кружки — есть координаты, но LAS не загружен.

v0.60. Новые карты: ожидаемая нефть (Σ h · честная P по пластам прогноза — где вероятнее всего нефть), коллектор по прогнозу, шапка по ИК, неопределённость прогноза (где модель сомневается — кандидаты на опробование), расхождение со слепым тестом, мощность горизонта, абс. отметка кровли (нужна альтитуда). Шкала поля — до 95-го перцентиля, чтобы одна скважина не «гасила» карту. Мини-колонки у скважин (при приближении): нефть · неясно · вода по прогнозу. Внизу — значение поля под курсором. Линейка — расстояния и азимут по точкам. У выбранной скважины — радиус: сколько скважин внутри и среднее значение. Несколько выбранных — итоги (нефть, ожидаемая нефть, опробования) и «Для Excel». Подложка — контуры из таблицы «Контур; X; Y».

Проекты и папка проекта

Проект — отдельная база в этом браузере: скважины всех горизонтов, таблицы, опробования, координаты, заметки, отметки и база обучения прогноза. Переключатель — слева вверху («Проект»). Проект сохраняется сам после каждой загрузки и удаления и открывается при следующем запуске — LAS заново грузить не нужно. Новый проект может взять копию базы обучения текущего, чтобы модель не начинала с нуля.

Файл проекта (.bkproj) переносит проект целиком на другой компьютер: «Сохранить в файл» / «Открыть из файла». Если в браузере уже есть тот же проект, его можно заменить версией из файла или открыть копией.

Папка проекта (Chrome и Edge, при запуске приложения из файла) — можно выбрать общую сетевую папку отдела. Приложение пишет в неё файл проекта и обновляет его через несколько секунд после изменений. При открытии оно сверяет время файла: если коллега сохранил более новую версию, предложит загрузить её или перезаписать своей. Один проект одновременно лучше менять одному человеку — остальные открывают свежую версию из папки.

Где лежат данные. Всё хранится в браузере на этом компьютере; очистка данных браузера стирает проекты, поэтому файл проекта или папка проекта — ваша резервная копия. В опубликованной версии (по ссылке) скачивание файлов и папки недоступны — для них откройте приложение из HTML-файла.

Ограничения и частые вопросы

Почему вода не ложится на АНГК идеально? Корреляция lg БК с АНГК в воде на выборке TEST — от −0.15 до 0.44: в воде сопротивление меняется не только от пористости. Никакое преобразование самого БК не уложит его точка в точку; это нормально.

Почему ИК важнее БК? На выборке ИК разделяет нефть и воду в 2–5 раз лучше. Поэтому по умолчанию кандидат требует шапку и по БК, и по ИК.

Кандидат — это нефть? Нет. Это интервал, где кривые ведут себя как в нефти. Подтверждение — только испытания и перфорация. Тонкие интервалы и интервалы у границ горизонта особенно требуют проверки.

Куда уходят мои данные? Никуда. Файлы читаются в браузере, статусы и заметки хранятся только в этом браузере. Перенести их на другой компьютер — раздел Данные.

Порядок работы

1. Выгрузка. В Прайме создать C:\Zavolzh\ и C:\Zavolzh\las\, запустить программу Выгрузка_Заволжский_LAS.pr по нужным скважинам.
2. Загрузка. Раздел «Данные»: перетащить папку выгрузки целиком — можно две (с заключением и без). Справа — предпросмотр скважины (мини-планшет, кривые, заключение), в «Проверке» — замечания с кнопками исправления (без БК, без координат, нет в таблице кровли…). «Загрузить» — этапы и итог на экране.
3. Качество. Сводка → «Качество данных»: скважины без NAS, без ИК, с малым количеством воды.
4. Кандидаты. Разобрать по силе, открыть каждый на планшете, поставить статус: подтверждён, на опробование, отклонён.
5. Прогноз. Рабочее место прогноза: пласт → «Почему так»; очередь проверки по ценности; карта «ожидаемая нефть» и «неопределённость».
6. Результат. «Отчёт» → «Отчёт для руководителя» (печать в PDF), «Прогноз для Прайма» (CSV интервалов), «Копировать для Excel»; заметки и статусы — экспорт в разделе Данные.

Горячие клавиши