Введение к работе
- з -
1. Актуальность проблемы.
Усложнение геологических задач и структурные изменения в нефтегазовой отрасли требуют дальнейшего развития компьютеризированных технологий подсчета запасов нефти и газа.
Получение лицензий на территории с целью разработки и практически одновременной эксплуатации нефтяных и газовых месторождений требует от инвестора в идеале компьютеризированной геологической и фильтрационно-емкостной модели залежи. Проектирование новых кустов скважин с учетом динамики разработки и распространения коллекторов в межскважинном пространстве предполагает компьютеризированный мониторинг интерпретации данных временных замеров геофизических исследований скважин (ГИС), промысловых исследований, положения межфлюидных контактов в виде цифровой модели. Подсчет и многократный пересчет запасов нефти и газа остается одной из наиболее информационноемких и трудоемких работ, нуждающихся по этой причине в автоматизации.
В настоящее время в России сложилась ситуация, при которой нефтяные компании создают в своей структуре полный технологический цикл от поисково-разведочных работ до разработки и до завершения эксплуатации. Отечественная практика детальной разведки месторождений и подсчета запасов, проектирования разработки и геолого- промыслового анализа опирается, в основном, на данные бурения с привлечением даннных ГИС. Комплексная интерпретация данной геолого-промысловой информации требует значительного количества априорных знаний: общих региональных закономерностей по нефтегазоносным объектам, взаимосвязи параметров, зональных и локальных закономерностей и их взаимосвязей, констант, критериев выделения обьектов, положения межфлюидных контактов, коррелируемых пачек, давления в пласте, температуры и т.п. Анализ всей информации на практике, как правило, проводится для частных задач без учета их взаимосвязи и предистории формирования модели региона, зоны, месторождения, пласта.
Реализация любой схемы обработки, интерпретации или интегрированного анализа геоинформации опирается на предварительно построенные петрофизические модели среды для каждого используемого
- 4 -метода с целью осуществления перехода от измеряемых косвенных параметров к прямым геолого-физическим свойствам исследуемой среды. Полный набор петрофизических исследований выполняется далеко не на каждом объекте. Однако в каждом нефтегазоносном регионе существует свой ряд нефтегазоносных комплексов со своими закономерностями изменения геолого-геофизических параметров в зависимости от их стратиграфической приуроченности, глубины и термобарических условий залегания. Эти закономерности изменения параметров могут служить основой для прогнозирования недостающих петрофизических зависимостей на конкретных изучаемых объектах - именно они и должны составлять петрофизическую базу знаний.
К настоящему времени назрела необходимость в проведении интегрированного анализа на основе специально созданных компьютерных систем, результатов построения геологической модели залежей по данным промыслово-геофизических данных, контроля продвижения межфлюидных контактов и оценки коэффициентов нефтегазоизвлечения по данным ГИС в скважинах с учетом региональных и локальных гидродинамических и геодинамических закономерностей свойств коллекторов. Для реализации мониторинга запасов и процессов разработки необходимо создание петрофизических и других баз знаний, совмещенных с компьютерными системами, и методик определения ФЕС коллекторов в оперативном режиме, в том числе в процессе разработки месторождения по данным ГИС в обсаженных скважинах. Развитие инвестиционных проектов в поиск, разведку и разработку месторождений углеводородов, е том числе из-за рубежа, требует получения оценки достоверности результатов подсчета геологических и текущих запасов.
Цель работы - повышение достоверности определения параметров нефтегазовых залежей на основе создания компьютеризированной технологии интегрирования скважинной геоинформации.
Основные задачи исследований:
1. Анализ эффективности использования систем обработки и интерпретации скважинной геоинформации при подсчете запасов месторождений нефти и газа и мониторинге этих запасов.
. Анализ современного состояния в оценках систематических и
случайных погрешностей параметров нефтегазовых залегкей и существующие подходы к интегрированию скважинной геоинформации. Обоснование требований к компьютерным системам обработки, интерпретации и интегрирования информации при подсчете запасов нефти и газа.
3.Разработка программных средств и методик интегрирования скважинной геоинформации на основе систем интерпретации и обобщения разномасштабной геоинформации по региону, зоне, месторождению.
4.Разработка компьютерных методик оценки подсчетных параметров нефтегазовых залежей в системе АРМ'ТИОПодсчет" и оценки их достоверности по геодинамическим закономерностям.
-
Разработка компьютерных методик интерпретации специальных исследований на керне и по каротажу для выявления компонент пет-рофизической модели коллекторов и ее параметров, слагающих продуктивные отложения, и определения величин начальных градиентов давления при фильтрации углеводородов.
-
Опробование компьютерных технологий интегрирования скважинной геоинформации при подсчете запасов месторождений углеводородов в терригенных и карбонатных отложениях в регионах Западной Сибири, Прикаспия и Тимано-Печорсксй провинции.
При решении приведенных задач автором использовались следующие методики исследований:
систематизация, обобщение и анализ научно-технической информации и накопленного опыта при подсчетах и пересчетах запасов углеводородов в терригенных и карбонатных отложениях;
теоретическое и экспериментальное изучение закономерностей флюидонасыщения залежей углеводородов, влияния компонентного состава пород-коллекторов на данные комплекса ГИС, оценки особенностей фильтрации углеводородов в моделированных пластовых условиях;
моделирование петрофизических параметров продуктивных отложений на ПЭВМ и разработка програмных средств;
опробование разработанных компьютерных систем и методик при подсчете запасов месторождений нефти и газа.
- б -
В результате проведенных исследований автором защищаются следующие научные результаты:
1. Компьютеризированная технология интегрирования скважин-
ной геолого-геофизической информации, включающая:
систему программных средств(АРМТИС-Подсчет", АРМ"Акустика");
методологию обобщения петрофизической и геофизической информации;
компьютерные методики определения подсчетных параметров нефтегазовых залежей(положение межфлюидных контактов, пористость, начальная и текущая нефтегазонасыщенность).
2. Концепция новой компьютерной базы знаний по петрофизике
и скважинкой геофизике, основанная на трех уровнях интегрирования
информации - локальном, зональном, региональном:
на локальном уровне информационную основу составляет полный набор установленных закономерностей, между коллекторскими, физическими (на керне) и геофизическими(скважинными) параметрами по каждому изучаемому объекту(пласту,залежи);
на зональном уровне используется интегрированная информация по локальньии объектам, однотипным петрофигическим зависимостям и особенностям, свойственным отдельным стратиграфическим или иным комплексам;
на региональном уровне применяется сконцентрированная информация, отражающая общие закономерности изменения геологических и геофизических свойств е целом по разрезу продуктивных отложений.
Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что автором впервые:
Сформулирована концепция новой компьютеризированной технологии, включающей системы АРМТИС-Подсчет", АРМ"Акустика", базу петрофизических знаний, для интегрирования скважинной геолого-геофизической информации при изучении параметров нефтегазовых залежей:
- научно обоснованы и разработаны принципы создания компьютерной
базы знаний по петрофизике и скважинной геофизике на локальном,
зональном и региональном уровнях интегрирования геоинформации;
разработано петрофизическое и методическое обеспечение компьютеризированной технологии интегрирования скважинной геолого-геофизической информации, обоснованы и реализованы обрабатывающие программы интерпретации ГИС в терригенном и карбонатном разрезах;
сформулированы принципы тестирования компьютерных систем интерпретации данных ГИС и выбора оптимальной системы обработки, при этом в качестве основного критерия тестирования предлагается использовать общее время, затраченное на решение конкретной геологической задачи;
разработана новая компьютерная методика определения нефтегазо-насыщенности в тонкослоистых коллекторах по данным электрического и радиоактивного каротажа на основе построения гидродинамической модели насыщенности;
экспериментальными работами на керне установлено, что логарифм поглощения энергии продольных волн в песчано-глинистых коллекторах линейно связан с их нефтенасыщенносгью, и разработана копь-ютерная методика определения нефтенасыщенности по данным волнового акустического каротажа в обсаженных скважинах;
при опробовании компьютерной методики определения текущей газонасыщенности, установлено, что коллекторы с начальным градиентом давления газа при разработке отдают газ в пульсирующем режиме через вмещающие коллекторы, не имеющие начального градиента давления.
Практическая ценность и реализация результатов работы.
Разработана компьютеризированная технология интегрирования скважинной геоинформации при изучении параметров нефтегазовых залежей, включающая программные средства - АРМ'ТИС-Подсчет", АРМ"Акустика", петрофизическую базу знаний и компьютерные методики определения подсчетных параметров нефтегазовых залежей. Эта технология была опробована при подсчетах и пересчетах запасов в терригенных и карбонатных отложениях Западной Сибири и Прикаспия,
- 8 -что позволило повысить достоверность подсчета запасов месторождений нефти и газа. Компьютерная технология подсчета геологических запасов углеводородов с использованием разработанной технологии опробована в полном объеме в терригенных отложениях сеномана, неокома и тюменской свиты Западной Сибири на месторождениях Суг-мутское, Южное, Кынское, Северо-Юрьевское, Верхне-Пурпейское. Компьютерная технология оценки подсчетных параметров в карбонатных отложениях опробована на компьютерных макетах-аналогах в системе "Подсчет-СМ" при подсчете запасов на Астраханском ГКМ и Се-веро-Сарембойском нефтяном месторождении. Компьютерная технология определения текущей насыщенности через колонну по данным волнового акустического каротажа и/или стационарного нейтронного каротажа и ИННК опробована по ряду скважин месторождений Западной Сибири - Самотлор, Уренгой, Заполярное, Комсомольское, Спорышевское, Красноборского Калининградской области и Бразилии - Рио-до-Бу.
Компьютеризированная технология в составе АРМ'ТИС-Подсчет", АРМ"Акустика" в разные годы была внедрена более, чем в 30 организациях, основные из которых по России: ТТЭ Тюменьгеология, ГГП "Тюменьпромгеофизика" с ее филиалами, МП"ИНФИНГ", АО Ноябрьскнеф-теразведочное предприятие, ГГП Центргеофизика, ПО"Коминефтегеофи-зика", А0"Саратовнефтегеофизика", Сервисная компания Петроальянс, Варьеганское управление геофизических работ, ОАО"СибНАЦ", А0"Сур-гутнефтегаз", А0"Севергазгеофизика", А0"Калининградгеофизика, ВНИИГеофизика, ВНИИГеосистем, ВНИГНИ, ВНИГИК, ВНИИГАЗ, ТюменьВНИ-ИГипрогаз, ГАНГ им.И.М.Губкина, МГУ, МГРИ, Тюменский индустриальный институт; по Казахстану: Мангыстауская ЭГИС, Атырауская ЭГИС, Актюбинская ЭГИС, ПГО'Турьевнефтегеология" , АО Геотэкс, КазНИГ-РИ; по Украине: КОМЭ, УкрНИГРИ.
ЛичныЯ вклад автора.
В основу диссертации положены исследования и работы, выполненные лично автором или под его руководством в институтах: ВНИИ-Геосистем (ранее ВНИИЯГГ),начиная с 1976г., и ВНИИГАЗ - с 1997г.
Автор являлся ответственным исполнителем научно-исследовательских работ по созданию интегрированной системы АРМ "Подсчет" и алгоритмов ее программного обеспечения и внедрения компьютерной интегрированной технологии интерпретации ГИС-керна-опробования, подсчете запасов ряда месторождений Западной Сибири. Автором
- 9 -предложены и обоснованы принципы оценки достоверности подсчетных параметров, концепция петрофизической базы знаний, принципы тестирования специализированных программных средств; концепция петрофизической базы знаний. Автор проводил экспериментальные исследования на керне по рассматриваемым в диссертации вопросам.
По разделу диссертации по разработке АРМ'ТИС-Подсчет" защищена диссертационная работа Фельдманом А.Я., у которого автор был научными руководителем.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались на международной конференции SPVLA США 1998г., на международной геофизической конференции и выставки (SE6) Москва 1997 г.,на научно-практическом семинаре Ассоциации научно-технического и делового сотрудничества по геофизическим исследованиям и работам в скважинах (АИС)"Проблемы качества ГИС'ЧТверь, январь 1997г.), на семинаре-совещании ЕАГО"Пути повышения эффективности геологической интерпретации геофизических исследований скважин при разведке, эксплуатации и подсчете запасов месторождений нефти и газа Западной Сибири"(Тюмень, февраль 1997 г.), на научно-практическом семинаре АИС "Новые сейсмоакустические технологии исследования нефтегазовых скважин"(Тверь, ноябрь 1997 г.) , на секции "Геолого-разведочные работы и геофизические методы исследования скважин, разработка месторождений" НТС РАО'Тазпром"( Москва, ВНИИГАЗ, октябрь 1995 г.), на школе-семинаре "Средства автоматизированной обработки и интерпретации данных геофизических исследований сква-жин(Москва, ГАНГ, 1994 г.), на школе-семинаре "Программное и аппаратное обеспечение геологических служб нефтегазовой отрас-ли'ЧМосква, ГАНГ, ноябрь 1993 г.), на семинаре-совещании геологов-геофизиков Министерства геологии и охраны недр республики Казахстан ( Атырау, октябрь 1992 г.), на научно-практической конференции "Развитие геофизических исследований на нефть и газ в Западной Сибири"(Тюмень, 1985 г).
Публикации и использованные материалы.
Основные научные положения и практические результаты диссертационной работы изложены в 40 печатных работах, в том числе \i 4
- 10 -авторских свидетельствах на изобретение, а также в 9 отчетах по подсчету запасов и более чем 10 научных отчетах . В основу диссертационной работы положены более, чем двадцатилетние исследования автора в области интерпретации данных ГИС, петрофизических исследований керна, подсчета запасов нефти и газа, создания программных средств и систем.
Объем и структура работы.