ЧЕТЫРЕХМЕРНЫЕ МНОГОПАРАМЕТРОВЫЕ МОДЕЛИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ГЕОЛОГИИ
И РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ
А. КАШИК, С. КИРИЛЛОВ, В. ЧЕСКИС, Центральная геофизическая экспедиция
Анализ выработки месторождений углеводородов проводится на основе геолого-технологических моделей залежи. В этой связи интенсивно развиваются методология и технология моделирования нефтегазовых залежей и необходимое математическое обеспечение.
Моделирование самых различных процессов и явлений существовало всегда.
До сих пор ведутся споры о метрике моделирования. Одни считают, что достаточно двумерных моделей, другие - что нужны трехмерные. На наш взгляд, математические оболочки должны быть четырехмерными. Это очевидно, т. к. модель должна адекватно отображать поведение трехмерных тел и структур во времени.
Исходя из изложенного, при разработке программных пакетов DV геологического моделирования месторождений углеводородов сформулированы следующие основные принципы:
- метрика для моделей должна быть четырехмерной [x, y, z, T], где T - астрономическое время, интервал и масштаб которого определяется длительностью и скоростью моделируемых процессов;
- все действия исследователя и результаты должны визуализироваться на мониторе в динамике. Отсюда название - динамическое видение (Dynamic Vision - DV) [1];
- все действия специалиста должны запоминаться и воспроизводиться с целью многовариантной интерпретации, создания и накопления базы знаний;
- все отображения объектов на мониторе должны выноситься в узнаваемом виде;
- должна быть предусмотрена визуализация (совместной или раздельной) разнопараметровых областей объектов.
Такой подход, на наш взгляд, позволяет создать наиболее дружественный интерфейс между памятью человека и компьютера, а система DV - не менее дружественный
интерфейс между людьми, одновременно участвующими в процессе моделирования.
Моделирование геологической среды предусматривает восстановление не только нынешнего строения осадочного бассейна, но и истории его формирования, процессов, при ведших к образованию тех или иных особенностей пород.
Модели, полученные по совокупности информации Эй-сейсмораз-ведки и ковра разведочных скважин, являются основой подсчета запасов - заключительной стадии разведки.
Четырехмерное пространство
Наиболее подходящей математической оболочкой для описания геологических объектов и происходящих в них процессов является четырехмерный пространственно-временной континуум хугТ, где ху -площадные координаты, z - ось глубин, Т- ось геологического времени.
При этом три Эй-пространства, содержащих ось времени хуТ, гуТ, хгТ, характеризуют временные процессы, происходящие с объектами в сечениях ху, гу, хг пространства xyz, в котором описывается объект на заданный момент времени (например, настоящее время).
Все эти разномасштабные временные процессы могут быть рассмотрены с единых позиций, т. е. в метрике четырехмерного пространства (хугТ), но в различных временных масштабах.
Пространство хугТ удобно представить четырьмя взаимосвязанными трехмерными сечениями: (хуг) или Р, - физическое пространство, (хуТ) или Р2, (хуТ) или Р3 и (хгТ) или (угТ) Р4 - генеалогическое пространство [2].
Под взаимосвязанностью Эй-про-странств понимается возможность синхронного манипулирования в них данными, когда перемещение слай-са вдоль оси в одном пространстве приводит к перемещению слайса вдоль одноименных осей в двух других пространствах. В третьем
пространстве, где данная ось отсутствует, все сечения остаются неподвижными, но изменяются на них значения параметра.
Физическое пространство ху,2\т„,м изучения тел объектов
Картина распределения различных свойств среды характеризует условия осадконакопления, палеогеографические обстановки геологической модели. Поэтому физическое пространство хуг|=0 является основным при определении пространственного положения различных геологических объектов, объемных тел (рис. 1) и условий их образования. Таким образом, мы изучаем одномоментное состояние геологического пространства, соответствующее текущему геологическому времени Т=0 (Р,).
В сечении ху^Т=„г1<,Ые можно изучать состояние среды в некоторый момент геологического времени Т=1 Объекты в этом сечении те же, что и в объектном пространстве ху^г=„, но их геометрия изменена: мы как бы "прокрутили" назад все тектонические деформации, произошедшие с момента t по настоящее время.
Генеалогическое пространство хуТ изучения тел временных процессов
Для изучения процессов, протекающих при формировании геологической среды, используется новая ось геологического времени Т, определяемая по стратиграфическим границам.
Рис. 1. Тело продуктивного пласта (объекта) в пространстве xyz
Построение генеалогических трехмерных подпространств (содержащих ось Т) состоит в том, что берется некоторое двумерное сечение ху, хг или уг пространства Р, и перпендикулярно ему строится ось геологического времени Т. Затем анализируется временная история данного сечения в Р, Р3, Р4.
Р2 представляет собой совокупность карт распределения параметров вдоль сечения ху на фиксированной глубине, начиная с геологического времени его образования до настоящего.
Такое представление геологических или сейсмических параметров позволяет проводить палеогеомор-фологический и седиментологичес-кий анализы геологической модели. Анализ свойств модели в этом пространстве дает возможность рассмотреть в геологическом времени все особенности структурного поведения модели: рост структур (определять время начала и окончания их формирования), палеоканалы, па-леодолины, различные изгибы пластов, зоны повышенной пористости, нарушения и т. п., наиболее вероятные направления зон трещиноватос-ти, оценить пути миграции углеводородов (рис. 2).
У к
у 1
1
Папеог
-■
Э67
Рис. 2. Выделение палеоканалов по сейсмическим данным
Палеотектонический анализ в генеалогическом пространстве хуТ
Палеотектонический анализ для определенных моделей развития геологических бассейнов позволяет изучить процесс формирования и развития кровли или подошвы продуктивного пласта от момента его образования до современного геологического времени [4].
Считаем, что в момент образования пласта он был одномоментен и горизонтален. При моделировании палеотектоники горизонта учитываются только вертикальные перемещения горизонта, происходящие в раз-
личное геологическое время и определяемые по положению верхних горизонтов. Инструменты РУ-Бе^ео позволяют непрерывно анализировать изменение формы пласта при плавном изменении геологического времени, что трудно отразить на статических рисунках [3].
На рис. 3 представлен результат палеотектонической реконструкции подошвы пласта в разные моменты геологического времени Т (триасовый период - рис. 3, а, нижнеюрский период - рис. 3, б и современное положение - рис. 3, в).
Рис. 3. Развитие подошвы
продуктивного пласта в геологическом времени:
а - форма горизонта в момент образования; б - форма горизонта в нижнеюрское время; в - современная форма горизонта
Генеалогические пространства хгТ и угТ изучения временных процессов
Зафиксировав вертикальный разрез объектного пространства можно развернуть в 3Р-пространстве историю его формирования (рис. 5). На слайсах хгТ=, видно состояние исходного разреза в соответствующие моменты геологического времени Т. При движении слайса в направлении настоящего времени видно, как появляются новые пласты, деформируются уже сформированные, т. е. моделируется процесс формирования геологической среды.
Рассматриваемый горизонт зависит от четырех аргументов: три из них определяют точку объектного пространства и один - геологическое время. В пространстве хуТ куб истории палеотектонического развития одного горизонта представляет собой совокупность его структурных карт, полученных в различное геологическое время.
На рис. 4 приведен куб палеоис-тории кровли продуктивного пласта одной из площадей Западной Сибири. Желто-коричневый цвет соответствует росту структуры, синий - опусканию. Видно, как поднятие структуры мигрирует с востока площади на запад. Данный анализ позволяет объяснить некоторые практические результаты, когда основные запасы углеводородов находятся на склоне современной структуры, а не в своде. Образно говоря, структура находилась под "загрузкой" углеводородов в определенный период геологического времени, и когда свод структуры стал перемещаться на запад, углеводороды еще не успели мигрировать. Эта дополнительная информация позволяет более обоснованно располагать эксплуатационные скважины.
Рис. 5. Анализ процесса осадко-накопления в точке с фиксированными координатами (ху)
На слайсе гТх=х (рис. 5) показана история формирования одной трассы (х=сопв^ у=сопз() сейсмического куба. Зеленым цветом выделена глубина палеодневной поверхности осадочных пород в различное геологическое время. Черным цветом обозначена траектория движения фиксированной точки среды с момента образования до современности.
В пространствах Р3, Р4 определяется скорость осадконакопления, направления региональных наклонов (трансгрессии, регрессии и т. п.). На рис. 6 приведены сечения куба палеотектоники (рис. 6, б) и куба истории осадконакопления в одной точке
с координатами (х,у=сопв^ на фоне геохронологической таблицы для данного региона (рис. 6, а). Темно-зеленый цвет куба палеотектоники соответствует росту структуры, а желтый - выполаживанию. Как видно, в нижнемеловое время осадков в данном сечении не было. На рис. 6, в в нижнемеловое время глубина остается неизменна, т. е. скорость осад-конакопления равна нулю.
Рис. 6. Анализ распределения мощности осадков в различное геологическое время:
а - геохронологическая таблица; б - сечение куба палеотектонической истории горизонта; в - сечение куба истории осадконакоп-ления в точке скв. 41 (х,у=сопв()
Анализ параметров разработки в пространстве хугТ
Наличие постоянно действующих геотехнологических моделей дает возможность сопровождать разработку, просчитывать множество вариантов изменения технологии добычи и на этой основе непрерывно совершенствовать технологические процессы нефтеизвлечения.
Все процесс
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.