Введение к работе
Актуальность работы. Назначение нефтепромысловой геолопш-подготовка геологической основы для последующего моделирования задач разработки. В рамках этого направления приходится решать три основных класса задач:
-детальное расчленение и корреляция разрезов скважин;
-оценка иучет сложности геологического строения пластов;
-геометризация залежей н дифференцированный подсчет запасов.
Каждый из перечисленных классов задач в той или иной мере может выполняться вручную, но только автоматизация их решения с применением современной компьютерной техники и средстз графического вывода позволяет совершить качественный прорыв прежде всего з отношении точности, детальности и воспроизводимости геологических построений за счет безошибочного выполнения отработанных алгоритмов, учета разнообразной косвенной и априорной информации, возможности выбора рационального решения из многоварнантных расчетов и построений, непосредственной передачи результатов в виде числовых моделей п системы динамического моделирования. Немалое значение имеет также резкое сокращение времени вычислительных и графических работ с ростом эстетического уровня выполнения последних.
Многолетний практический опыт работ и специально организованные автором тестовые исследования с добровольным участием группы опытных специалистов института СнбНИИНП показали следующее. На одном и том же тестовом анонимном материале при независимых геологических построениях специалисты получают существенно различающиеся результаты. Различие в меньшей степени ,но тоже существенное получалось и у одного и того же специалиста по одной и той же задаче, но выполненной несколько раз с существенным временным интервалом. Разброс результатов более значителен в задачах легального расчленения и корреляции скважин и менее- при построении структурных карт.
Эти результаты говорят о следующем. Во-первых, в геологических задачах объективно возникает элемент неопределенности, связанный прежде всего с недостаточным объёмом информации. Во- вторых, у каждого специалиста имеется и реализуется при выполнении работы вручную, вероятно, свой неявный, скрытый "алгоритм" и "алгоритмы" разных специалистов в той млн иной степени отличаются друг от друга. В- третьих, специалист не а состоянии устойчиво и однозначно повторно выполнять свой "алгоритм" через значительные промежутки времени, что связано с нечетким его осознанием н реализацией на интуитивном уровне.
Из сказанного вытекает, что путь к радикальному улучшению качества решения геологических задач состоит в формулировании явных алгоритмов решения задач и обеспечении возможности учета различной косвенной и априорной информации. Современная компьютерная техника позволяет реализовать такие алгоритмы.
Особую сложность в отношении алгоритмизации представляет задача детального расчленения и корреляции разрезов скважин, выполнявшаяся ранее только вручную. Многочисленные попытки решения её математическими методами у нас и за рубежом были неудачны. Недостаточно корректно или вообще не были решены многие вопросы исследования сложности строения пластов, такие как оценка влияния прерывистости пластов, доли контактных толщин в ВНЗ, вертикальной связности пластов н др. Не были решены задачи геометризации прерывистых пластов, геометризации нефтенасыщенности при нали- ' чий вертикальной зональности насыщения, корректного восстановления поля ВНК с учетом косвенной информации и др. Только решив все эти задачи, можно было создать компьютерную систему, удовлетворяющую всем необходимым требованиям.-Этнм актуальным задачам и посвящена настоящая работа. "
Научная новизна полученных результатов определяется развитием в работе методико- алгоритмической основы автоматизированной системы решения задач нефтепромысловой геологии ГЕОПАК-3 (ГЕОлого- Промысловый Автоматизированный Комплексов частности, в работе получены следующие основные результаты:
1. Впервые создан эвристический (моделирующий действия
опытного специалиста) алгоритм детального расчленения и корреля
ции разрезов скважин. Помимо основного назначения- расчленения
продуктивного горизонта на пласты и их корреляции, алгоритм
успешно работает с одной стороны в задаче общей корреляции, т.е.
расчленения и корреляции больших толщ на продуктивные горизонты,
а с другой стороны, в задаче сверхдетальной корреляции для создания
трёхмерных числовых геологических моделей. До сих пор ни в одном
, зарубежном программном пакете эта задача не решена. В них реальный трехмерный геологический объект с априори нелинейной системой поверхностей напластования обычно аппроксимируется жесткой линейкой системой поверхностей напластования с абсолютно или относительно равными расстояниями по вертикали, что приводит к искажению результата. Разработанный автором метод позволяет отслеживать реальное напластование и задавать реальную трёхмерную структуру слоистого тела.
2. Теоретически с применением вероятностных методов получена
а аналитическом виде многомерная зависимость коэффициентов ли
нейной н лелиисшюй связи в прерывистых пластах от безразмерного
расстояния между зонами нагнетания и отбора. На основе двухмерной
стохастического моделирования с применением метода Мойте- Карло
получены в численном виде те же зависимости в рабочем диапазоне
расстояний, подтвердившие достаточно высокую точность аналитиче
ского решения в рабочем диапазоне. На тех же численных моделях по
лучены коэффициенты заводнения, произведение которых на коэффи
циент нелинейной связи дает коэффициент охвата. Решена задача
идентификации модели, позволяющая переходить от реальных рас
стояний на местности в реальной или проектной сетке скважин к без
размерным расстояниям на модели с целью выбора адекватного реше
ния. ^
-
Разработан алгоритм определения коэффициентов воздействия и охвата в зависимости от системы заводнения, плотности и геометрии расчетной сетки скважин для условий густой исходной сетки скважин. Коэффициенты учитывают влияние прерывистости пластов соответственно на дебит и нефтеизвлечение.
-
Впервые разработана модификация того же алгоритма для условий редкой исходной сетки скважин. Для этого был использован по существу метод геологической аналогии: по 123 объектам (пластам) месторождений Западной Сибири, разбуренным густой (эксплуатационной) сеткой скважин, были по алгоритму п. 3 определены параметры воздействия и охвата и параметр приведенной песчанистости (латеральная песчанистость без параллельно включенных глин), не зависящий в статистическом смысле (не смещенный) от густоты исходной сетки скважин. Получена статистическая зависимость параметров воздействия и охвата от параметра приведенной песчанистости, позволяющая далее определять необходимые коэффициенты в расчетных сетках с помощью алгоритма п. 3.
-
Впервые создан алгоритм исследования вертикальной линейной морфологической связности пластов. Алгоритм позволяет оценивать вертикальную связность как для объекта в целом (интегральная связность), так и для каждой точки разреза (дифференциальная связности).
-
Впервые создан алгоритм определения доли контактной неф-тенасыщенной толщины ВИЗ с учетом априорной информации о геометрии В113. Алгоритм позволяет избежать систематической ошибки, связанной с оценкой только по данным в скважинах.
-
Создан алгоритм оценки послойной и зональной неоднородности пластов по проницаемости. Впервые предложена понижающая корректировка послойной неоднородности за вертикальную морфологическую связность.
-
Для восстановления полей гипсометрии пластон усовершенствован метод схождения в направление возможности моделирования ныполажнйаиия или обострения рельефа. Решена задача моделирования сбросом .для определенных граничных условий.
9. Создана математическая модель и алгоритм локальной моди
фикация геологических полей а зонах отсутствия фактической инфор
мации.
-
Научно обоснован метод геометризации прерывистых пластов и предложен реализующий его алгоритм.
-
Создан алгоритм восстановления полей контактов разных флюидов (ВНК, ГНК) с учетом косвенной информации. Алгоритм использует не только отбивки контактов в коллекторе, но и глинистый "коридор", заданный подошвой нижнего нефтяного (газового) прогшастка и верхнего водяного (нефтяного) прогшастка в скважинах, где контакт флюидов не наблюдается в коллекторе.
-
Создана математическая модель и алгоритм восстановления поля нефтенасыщенности с учетом априорной информации о законе вертикального изменения кефтенасыщенности от ВНК вверх. Этот алгоритм особенно актуален в условиях месторождений Западной Сибири, где установлена вертикальная зональность нефтенасыщения, приводящая к образованию обширных переходных зон. Восстановление поля только по данным в скважина;!: неизбежно приводит к система ческому завышению нефтенасыщенности вблизи внешнего контура нефтеносности.
-
Создан алгоритм восстановления полей физических свойств нефти на основе модификации метода схождения с учетом косвенной информации о поле гипсометрических отметок пласта.
Практическая ценность и реализация работы в промышленности Разработанные автором методы к алгоритмы легли в основу комплею са программ ГЕОПАК- 3, реализующего основные задачи нефтепромысловой геологчн: детальное расчленение и корреляцию разрезов скважин, оценку сложности геологического строения пластов, гсомет-ризацию залежей и дифференцированный подсчет запасов с оформлением всей необходимой н регламентированной инструкцией ГКЗ.РФ табличной и графической документации. Комплекс обеспечивает также подготовку необходимой геологической основы для ТЭО иефтеиз-
' влечения и разработки с применением методик динамического моделі рования, основанных на моделях одномерной, двухмерной и трехмерной фильтрации. Практически не существует ограничений по размера месторождений и числу скважин. Это доказывают проведенные на ма шинах класса РС-486 работы по подсчету запасов крупнейших месторождений Западной Сибири с числом скважин порядка нескольких ть сяч на каждом. На машинах класса Pentium реально трехмерное геолс гическос моделирование. Графическая геологическая документация выполняется в черно- белом и цветном вариантах и этим полностью
і снимается проблема квалифицированных чертежников.
Реаліг.чщия работы в промышленности осуществлялась по двум направлениям: передача комплекса программ в другие производствен
ше и научные организации и выполнение практических работ но до-оворам с нефтедобывающими предприятиями Западной Сибири.
В полной конфигурации комплекс ГЕОПАК был передан АО Татнефть (в т.ч. ТатНИПИнефть, КО ТатНИПИнефть и ГРУ Татнефть), БашНИПИнефть, ОАО Юганскнефтегаз, НПО Союзнефтсот-аача, КазНИПИнефть, Мангышлакнефтегеофизика, Нижневар-говскнефтегаз, Гипровостокнефть, КМ КИВЦ Главтгоменнефтегазл. В усеченной конфигурации (без программ геометризации и подсчёта запасов) комплекс передавался во многие нефтяные организации РФ и бывших республик Союза: Ухтанефтегазгеология, Варьёганкефтсгаз, ЗапСибНЙГНИ, ГИПЮТюменнефтегаз, ВНИИисфть, ПечорНИПИ-нефть, Оренбурггазпром, ВНИГНИ, ЛитНИГРИ, ВЫИИгаз. Коми-нефть, УкрГИПРОНИИнефть.
По договорам с производственными предприятиями автором вместе с возглавляемым им коллективом специалистов и смежными коллективами с помощью комплекса ГЕОПАК- 3 был произведен подсчет запасов нефти и газа с утверждением в ГКЗ СССР И РФ более чем по 20 крупнейшим месторождениям Тюменской области; среди них такие как Самстлорское, Фёдоровское, Лянторскос, Варьёганское, Му-равлекковское, Суторминское, Ермаїсовское, Аганское, Быстрпнское, Мегионское к др. Новое направление - распределение ранее подсчитанных по месторождению запасоЕ между держателями лицензий на участки. Такая работа была проделана по Самотлорскому месторождению. По более чем 80 месторождениям были рассчитаны и использованы в проектных документах параметры неоднородности пластов.
Апробация работы. Методическая основа комплекса ГЕОПАК- 3 в 1982г. прошла экспертизу 4-х министерств (Миннефтспрома, Мингсо, Мннгазпрома, Минвуза), затем утверждена Мнннефтепромом (приказ N 232 от 10.05.198 2 г.) и ГКЗ СССР (протокол N 1 орг. г.) и издана в виде Руководящих документов (РД-39-17-722-82 и РД 39-0147035-214-86).
Основные положения диссертационной работы докладывались на 17-ом международном симпозиуме по применению ЭВМ и математических методов в горных областях промышленности в г. Москве, 1980 г.; на советско- канадском симпозиуме по профаммному обеспечению в нефтяной промышленности в г. Калгари, 1988 г.; на 5- ом Европейском симпозиуме по компьютерному геологическому моделированию при добыче нефти в г. Будапеште, 1989 г. Кроме того, основные положения докладывались на многих конференциях и совещаниях различного уровня а г.г. Тюмени, Москве, Уфе, Икзно- Франковске, Киеве, Бугульме, Казани, Учкехене и др.
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 50 научных работах, в том числе 47 статьях и 3 монографиях.