Геологічне моделювання (нафтогазова геологія)

Геологі́чне моделюва́ння — у нафтогазовій геології — побудова тривимірних цифрових геологічних моделей. Складова частина технологічних процесів обґрунтування буріння свердловин і складання планів розробки родовищ вуглеводнів, включаючи оцінку економічної ефективності, пропонованих геолого-технологічних заходів. Значною мірою це пов'язано з ускладненням будови родовищ і новими технологіями видобутку, наприклад, бурінням горизонтальних свердловин. Разом з тим, це молодий напрям у прикладній нафтогазовій геології.

Лекція з геологічного моделювання в НТУ «Харківський політехнічний інститут».

Загальний описРедагувати

Нині 3D-геологічне моделювання активно розвивається. Провідними науковими колективами і науковими школами, що займаються розробкою математичних принципів і алгоритмів тривимірного геологічного моделювання, слід згадати роботи вчених у Стенфордському університеті, Норвезькому комп'ютерному центрі, Французькому інституті нафти та Науковій школі в Нансі.

 
Рисунок 2 — Вхідні дані для побудови статичної моделі родовища вуглеводнів
 
Рисунок 3. — 3D модель родовища на етапі інтерпретації даних сейсмічної розвідки

Розвиток програмних пакетів геологічного моделювання забезпечується, з одного боку, появою нових принципів і алгоритмів 3D-моделювання (нейронні мережі, математична статистика, Грід-технології) — розширенням функціональності за рахунок включення й інтеграції нових модулів (аналіз даних сейсморозвідки, супровід буріння горизонтальних свердловин, апскейлінг — масштабува́ння зобра́ження). Таким чином, тривимірне цифрове геологічне моделювання — ефективний, технічно і економічно доцільний напрям нафтогазової геології.

Лідерами розробки програмного забезпечення для моделювання є Schlumberger, Landmark Graphics та Roxar Software Solutions. Ця трійка компаній тримає левову частку ринку в сфері E&P (Engineering & Production). Серед їх клієнтів можна знайти таких нафтових гігантів як: Statoil, Hydro, BP, TotalFinaElf, Philips, Halliburton. PGS, Shell, ChevronTexaco, WinterShal, Conoco, Unocal, OXY, Apache тощо. Крім названих розробників також існує ряд інших фірм, що поставляють програмне забезпечення: Smedvig Technologies, Roxar Software Solutions, Western Atlas, Landmark Graphics, Paradigm Geophysical, CogniSeis, CGG Petrosystems, PGS Tigress, Seismic Microtechnology, GeoMatic, Quick look, Tigress, Western Atlas, DV-Geo.

Схему процесу геологічного моделювання на прикладі використання програмного забезпечення компанії Schlumberger показано на рисунку 1.

Класифікація моделейРедагувати

Залежно від мети, яку перед собою ставлять розробники, моделі поділяють на такі групи:

- басейновий аналіз і моделювання вуглеводневих систем[1]

– повномасштабні — моделі для підрахунку запасів та моніторингу процесу розробки;

– секторні — виконуються для групи свердловин та слугують для вирішення проблем по вилученню остаточних запасів, оцінки впливу на пласт окремих геолого-технічних заходів;

– навколосвердловинні — слугують для моделювання процесів буріння горизонтальних та бокових стовбурів.

За призначенням розрізняють моделі власне геологічні (статичні) та гідродинамічні.

Статичні моделіРедагувати

Створення статичних 3D-моделей вирішує, як правило, такі завдання:

  • • підрахунок запасів вуглеводнів,
  • • планування (проектування) свердловин,
  • • оцінка невизначеностей і ризиків,
  • • підготовка основи для гідродинамічного моделювання.

Всі етапи підготовчих робіт і власне моделювання можна розділити на кілька основних етапів:

  • • сейсмічне вивчення площі робіт, розвідувальне та експлуатаційне буріння (з і без відбору керна, випробування пластів та ін.),
  • • геофізичне вивчення свердловин (ГВС),
  • • лабораторне дослідження керна і флюїдів,
  • • аналіз і виявлення петрофізичних залежностей,
  • • побудова тривимірної геолого-технологічної моделі (геологічної та гідродинамічної),
  • • розрахунок прогнозних показників розробки.

Схема залучення вхідних даних для побудови статичної моделі родовища вуглеводнів подана на рисунку 2. Одним з ключових етапів, що впливають на подальшу технологію створення моделі є аналіз вхідних даних (рис. 2) про об'єкт, який включає:

  •  — місця розташування свердловин, таблиці інклінометрії — потрібно мати точні географічні координати кожної свердловини з прив'язкою до їх імен, кути їх нахилу, азимути та глибини;
  •  — аналіз положення флюїдних контактів (флюїдна модель) — виділення газоводяних контактів (ГВК), водонафтових контактів (ВНК), газонафтових контактів (ГНК), їх глибини на різних площах родовища;
  •  — аналіз літології — полягає у створенні дискретного тривимірного поля типів порід;
  •  — аналіз колекторів (петрофізична модель) — полягає у визначенні фізичних властивостей породи, що утримує флюїд: коефіцієнти пористості, проникності, насичення, фракційний склад пісковиків та ін.;
  •  — фаціальний аналіз (седиментаційна модель) — дає можливість відновити умови осадонакопичення та умови середовища. Включає в себе сейсмофаціальний, біофаціальний та літофаціальний аналізи, а також аналіз загальногеологічних даних;
  •  — аналіз даних сейсморозвідки (сейсмологічна модель) — основною метою є отримання так званого «сейсмічного куба», що є основою для створення скелету моделі.

Технологія геологічного моделювання 3D має наступні основні етапи:

  • 1. Збір, аналіз і підготовка необхідної інформації, завантаження даних.
  • 2. Структурне моделювання (створення каркаса).
  • 3. Створення сітки (3D), осереднення (перенесення) свердловинних даних на сітку.
  • 4. Фаціальне (літологічне) моделювання.
  • 5. Петрофізичне моделювання.
  • 6. Підрахунок запасів вуглеводнів.

Побудована таким чином модель об'єкта розробки використовується потім для прогнозування і планування видобування, оцінки запасів, комплексної оптимізації пласта. На заключному етапі моделювання у міру накопичення інформації про об'єкт модель пласта уточнюється, вдосконалюється, відображає нову інформацію про пласт, технологічні рішення, застосовувані на родовищі, і може використовуватися для подальшого управління процесом розробки. У цьому випадку можна говорити про постійно діючу геолого-технологічну модель родовища. Використання геологічних моделей в якості основи для гідродинамічних розрахунків висуває до них низку вимог, що є несуттєвими для підрахунку запасів, але досить значимими для динамічних розрахунків. В першу чергу, модель має бути детальною: повинна відображати латеральну та вертикальну неоднорідність пласта-колектора. Також одним з головних критеріїв є реалістичність: геологічна модель повинна відповідати уявленням та знанням про геологічну будову родовища. Так, наприклад, пласт, складений нашаруванням пісковиків та глин, не може бути представлений одним пластом пісковику з коефіцієнтом вмісту глини.

Гідродинамічні моделіРедагувати

Гідродинамічні моделі слугують для:

  •  — відстеження процесу відбору запасів (моніторинг розробки);
  •  — більш точного прогнозу майбутнього відбору продукції;
  •  — моделювання геолого-технічних заходів з інтенсифікації видобутку;
  •  — забезпечення більш зваженого підходу до вибору раціонального варіанту розробки.

Особливості ресурсів геологічного моделювання різних фірм-розробниківРедагувати

Порівнюючи можливості програмного забезпечення компаній Schlumberger, Landmark Graphics та Roxar Software Solutions, слід зазначити, що всі вони мають досить схожий набір функцій: — інтерпретація сейсміки; — кореляція; — петрофізика; — інтерпретація ГДС; — побудова геологічної моделі; — підрахунок запасів; — ремасштабування моделі; — гідродинамічне моделювання.

Однак, програмні продукти Petrel та Eclipse (Schlumberger) додатково також дають змогу виконувати моніторинг та економічний розраху¬нок роботи родовища, чого інші програми собі дозволити не можуть.

Процес моделювання родовищ нафти та газу досить складний, та може включати не лише стандартні модулі програмного забезпечення, а й більш специфічні системи. До таких систем відносять: LOGGER, Bore Drilling, Well Spasing, AHOT.

Система LOGGER служить для візуалізації результатів геофізичних досліджень і виконує наступні функції: — графічне відображення каротажних діаграм; — налаштування візуалізації; — експорт зображень в формати, необхідні для роботи основних програмних модулів.

Програмний засіб Bore Drilling слугує для формування систем розбурювання та кущування свердловин. Основні функції: — Формування схем розміщення свердловин на основі даних розташування пробурених свердловин та водонафтових /газоводяних контактів; — візуалізація та налаштування отриманих схем; — формування схем кущів свердловин; — додавання горизонтальних стовбурів.

Система Well Spacing виконує функції забезпечення взаємозв'язку між програмними продуктами компаній Schlumberger, Landmark, Roxar та іншими.

Основне призначення системи AHOT полягає в аналізі результатів розрахунків гідродинамічної моделі та допомозі спеціалісту в оформленні проектної документації. Основні функції: — Перевірка відповідності режимів роботи свердловин характеру зміни пластового тиску — Розрахунок середніх дебітів свердловин та короткий економічний опис їх рентабильності — Візуалізація та експорт звітів у відповідності до регламентних документів.

Див. такожРедагувати

ЛітератураРедагувати


  1. УГВ впроваджує нову для України технологію розвідки – басейновий аналіз нафтогазових систем. Архів оригіналу за 18 вересня 2021. Процитовано 18 вересня 2021.