УДК 622.276.1/.4 © С.Б.Денисов, 1998
Системы моделирования месторождений и их роль в процессах освоения и разработки месторождений углеводородов
С.Б.Денисов (ЦГЭ)
п Г Г-
ринципиальная значи-^^^^^ ^^^^^ мость влияния геологических моделей на эффективность разработки месторождений фактически не требует обоснования, поскольку многократно доказана опытом разработки месторождений нефти и газа как за рубежом, так и в России. Западные компании вкладывают в разработку и внедрение систем моделирования сотни тысяч, миллионы долларов. Обобщенно цель этих вложений формулируется в кратком виде как снижение затрат на добычу 1 т нефти.
В России внедрение современных систем и подходов к моделированию развивается быстрыми темпами, тем не менее равномерность развития данного процесса оставляет желать лучшего.
В качестве примеров успешного внедрения современных систем моделирования следует привести "Пурнефтегаз", "Ноябрьскнефтегаз", "Когалымнефте-газ". Созданы информационно - аналитические центры в московских офисах ряда нефтяных компаний.
В настоящее время взаимосвязанные достижения в области развития методик измерения, обработки, интегрированной интерпретации геолого-геофизических и промысловых данных, компьютерных технологий позволили получить качественно новые изменения в результатах моделирования. Они нашли отражение в документе "Отраслевая концепция создания постоянно действующих компьютерных моделей нефтяных месторождений России", подготовленной по заданию Экспертного совета нефтяной промышленности Минтопэнерго РФ и принятой Центральной комиссией по разра-
ботке нефтяных и нефтегазовых месторождений.
При постанове задачи на подготовку «Концепции» Экспертный совет исходил из следующих положений.
1. Детальное моделирование позволяет:
✓ оперативно управлять текущими запасами;
✓ на ранних стадиях разработки классифицировать (группировать) запасы в соответствии с наиболее оптимальными для их извлечения технологиями;
✓ осуществлять оперативное, экономически обоснованное управление разработкой;
✓ сокращать непроизводительные затраты без ущерба для нефтеотдачи;
✓ проектировать оптимальные с точки зрения прибыльности и затрат на добычу тонны нефти системы разработки.
2. В настоящее время накоплен опыт детального моделирования, имеется методическая, программно-техническая база для массового перехода на режим проектирования и управления разработкой на основе детальных моделей месторождений.
Экспертные оценки, базирующиеся на отечественном и зарубежном опыте моделирования процессов разработки, показывают, что на основе современных технологий геологического и гидродинамического моделирования реально увеличение коэффициента нефтеизвлечения на 5-10%, дополнительно добытой нефти -на 5-25%.
Рассмотрим некоторые аспекты построения детальных трехмерных цифровых геолого-математических моделей.
Для краткости далее будем использовать термин «геологическая модель».
Главными принципами при построении геологических моделей являются:
✓ максимальная приближенность к реальному строению геологической среды;
✓ обоснованность модели.
Строго говоря оба признака нельзя описать количественными критериями. Поэтому они требуют определенного пояснения.
Понятие максимального приближения модели к реальному геологическому строению среды связано с детальностью расчленения разреза по вертикали. В нашем определении это означает выделение элементарных седиментационных циклов или по определению Д.А.Буша - толщ непрерывного наращивания разреза. Элементарные седиментационные циклы по толщине составляют, как правило, первые метры. Это означает, что их масштаб меньше выделяемых объектов разработки. Следовательно, в пределах объекта разработки может быть несколько седиментационных циклов, границами которых являются не литологические, а стратиграфические границы. Обоснование выделения элементарных стратиграфических границ является принципиально важным, поскольку в итоге позволяет избежать ошибки объединения проницаемых прослоев, относящихся к разным геологическим временам формирования и часто разделенных непроницаемыми прослоями, в единое проницаемое геологическое тело.
С точки зрения концепции построения детальных геологических моделей не все-
<5 5-10 10-15 15-20 20-25 >30м
глины 0-3 3-6 6-9 9-11 >11 м
Рис.1. Геологическая модель пласта ПК19:
а, б - карта эффективных толщин соответственно суммарных (а) и нижнего цикла (б)
гда оправдано построение моделей по усредненным параметрам в пределах объекта разработки.
На рис.1, а, б приведена геологическая модель пласта ПК19 одного из месторождений Западной Сибири. Пласт сформирован русловыми отложениями с законченным парагенетическим рядом ли-тотипов седиментационного цикла. Из рис.1, а видно, что укрупненная модель, построенная по эффективным толщинам объекта разработки, приводит к модели пластовой залежи с меняющимися толщинами от 5 до 25 м. На рис.1,б приведена модель нижнего, наиболее опесча-неного цикла. Она четко отражает типичный для русловых отложений шнур-ковый характер распределения песчаных тел, разделенных по латерали глинистыми перемычками. Очевидно, что для каждой из приведенных моделей требуется своя система разработки. Соответственно, если за основу проекта будет принята первая модель, то оптимизация разработки будет достаточно трудной и ресурсоемкой задачей.
Данный пример в общих чертах иллюстрирует технологию приближения модели к реальному строению геологической
среды. На практике выбор числа элементарных седиментационных циклов при построении геологической модели является далеко неформальной задачей и требует определенного опыта моделирования и интуиции интерпретатора.
Задача снижения неопределенности модели или ее обоснованности решается главным образом методами комплексиро-вания (интегрированной интерпретации). У интерпретатора главными источниками имеющейся информации являются данные сейсморазведки, ГИС (геофизических исследований скважин), опробований пластов, истории разработки. Широко применяемые приемы интегрированной интерпретации упомянутых выше данных через статистические связи в определенной мере снижают неопределенность геологической модели.
Однако большего эффекта можно достичь, если на начальном этапе моделирования сопоставлять эти разномасштабные данные в едином масштабе измерений - масштабе геологических моделей. В данной постановке задача сводится к построению по результатам интерпретации данных разномасштабных методов седи-ментационных моделей, т.е. восстановле-
ния обстановок осадконакопления. Сопоставление далее восстановленных обста-новок осадконакопления и проверка их на непротиворечивость друг другу и законам седиментологии позволяют получить обоснованную геологическую модель. Таким образом, на первом этапе построения геологической модели главной задачей интерпретации данных различных методов измерений является выяснение генетической природы коллекторов.
При такой постановке методов решения задачи моделирования устраняется одна из проблем, связанная с необходимостью сопоставления данных разномасштабных измерений, что в общей постановке задачи является некорректным ее решением. Сопоставление результатов интерпретации данных разномасштабных методов на уровне геологических моделей фактически устраняет упомянутую проблему, так как сопоставляются данные одного масштаба (геологические модели). С данных позиций корректным является сопоставление таких крайних по масштабу данных, как керн и сейсморазведка. Например, если в результате седиментационной интерпретации керна установлено наличие русел, то обнаружение последних в
Рис.2. Схематическая модель дельты пласта БП6
волновом сейсмическом поле является корректным подтверждением результатов интерпретации керновых данных и вполне корректным сопоставлением данных керна и сейсморазведки, несмотря на их полярную разномасштабность.
Методическими приемами выяснения генетической природы в сейсморазведке являются методы сейсмостратиграфии, в каротаже - методы фациального и циклического анализа [2 - 4, 6]. В результате определения генетической природы коллекторов возможен, опираясь на законы седиментологии и данные геофизических методов, достаточно обоснованный прогноз развития коллекторов нефти и газа.
При построении геологической модели выделяются два этапа:
✓ построение принципиальной модели, описывающей общие геологические закономерности строения разреза;
✓ построение на основе принципиальной модели параметрической геологической модели (модели фильтраци-онно-емкостных свойств).
В целом задача построения принципиальной модели включает:
✓ выделение элементарных седимента-ционных циклов (обоснование детальной стратиграфической корреляции);
✓ изучение внутреннего строения элементарных седиментационных циклов.
Ниже приводится описание упрощенной технологической схемы построения геологической модели.
Согласно схеме начальным этапом исследований является региональный анализ данных. Эти исследова-
ния выполняются самостоятельно или путем анализа фондовых и опубликованных данных. Основными источниками информации являются: результаты региональных геологических исследований, анализ региональных сейсмических профилей, региональный анализ данных ГИС, интерпретация данных дистанционных методов, геологическое строение окружающих район исследований месторождений. Результатом региональных исследований являются представления о палеотектоническом режиме развития района, палеогеографических и палеогео-морфологических обстановках, источниках сноса обломочного материала, областях его аккумуляции, ожидаемые типы седиментационных тел.
На этапе детальных исследований проводится структурная, сейсмостратигра-фическая и палеотектоническая интерпретация сейсмических данных. Данные ГИС проходят этап сводной интерпретации, включающий: палеотектонический анализ, анализ цикличности, изучение литотипов, анализ формы геологических тел, фациальный анализ. Геологические (седиментационные) модели, полученные по данным сейсморазведки и ГИС, сопоставляются и проверяются на непротиворечивость геологическим данным и законам седиментологии.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.