Учёные Сколтеха и Санкт-Петербургского государственного университета разработали новый, более доступный метод определения минерального состава пород в нетрадиционных коллекторах, таких как Баженовская свита в Западной Сибири. В основанной на машинном обучении методике используются стандартные данные геофизических исследований скважин (каротажа) в сочетании с информацией о тепловых свойствах пород. Она позволяет получать точные данные о минералогии по всей длине ствола скважины, что является практичной и экономичной альтернативой дорогостоящим и точечным лабораторным исследованиям керна или скважинной спектроскопии. Исследование опубликовано в журнале Advances in Geo-Energy Research.

Коллекторы в нефтегазовой геологии — это породы, содержащие нефть и газ и способные отдавать их при разработке месторождения. Нетрадиционные коллекторы, к которым относится изучаемая учёными Баженовская свита в Западной Сибири, устроены сложнее: они неоднородны, богаты органическим веществом и требуют особых подходов к изучению. От минерального состава напрямую зависят пористость, проницаемость и другие свойства породы, определяющие успешность разведки и добычи углеводородов.

Стандартные методы исследования — лабораторный анализ керна или высокоточная скважинная спектроскопия — либо дают информацию лишь в отдельных точках, либо обходятся слишком дорого. Предложенная учёными методика на основе машинного обучения позволяет получать детальный профиль минералогии на всём протяжении скважины, используя стандартные данные каротажа и тепловых измерений, что делает исследование пород одновременно точным, непрерывным и экономически доступным.

Разработанный подход позволяет с высокой точностью прогнозировать массовые и объёмные доли ключевых минералов, таких как глина, кальцит, доломит, пирит, кварц-полевой шпат-слюда и сидерит, а также учитывать содержание органического углерода. В основе метода лежит алгоритм градиентного бустинга, интегрированный в специальную структуру цепочки регрессоров, которая учитывает взаимосвязи между определяемыми минералами. Модель демонстрирует высокую точность, сопоставимую с точностью специализированных и дорогостоящих приборов. Для валидации результатов предсказанные объёмные доли минералов были использованы в теоретической модели для расчёта теплопроводности породы, и расчётные значения показали высокое соответствие с экспериментальными измерениями.

«Ключевой вызов при работе с нетрадиционными коллекторами, такими как Баженовская свита, — это их высокая неоднородность и сложный минеральный состав, — комментирует первый автор статьи Батырхан Гайнитдинов, аспирант программы «Нефтегазовое дело» в Сколтехе. — Наша модель, обученная на стандартных каротажных данных, обогащённых тепловыми измерениями, показала, что даже без дорогостоящих специализированных исследований можно с хорошей точностью восстановить минералогический профиль по стволу скважины. Мы смогли количественно показать вклад тепловых данных: их добавление снизило ошибку прогноза объёмных долей минералов».

«Разработанный нами комплексный подход — от предобработки данных и выбора модели до физической валидации через расчёт теплопроводности — создаёт основу для практического применения. Эта методика может быть использована для оперативной интерпретации данных в процессе бурения, выделения перспективных интервалов в сложных коллекторах и оптимизации методов увеличения нефтеотдачи, что в конечном итоге способствует снижению экономических затрат на разведку и разработку месторождений», — добавил руководитель исследования Дмитрий Коротеев, профессор Центра науки и технологий добычи углеводородов Сколтеха.