Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 3
ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЙ ПРИ ПОИСКАХ И РАЗВЕДКЕМЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 10
МЕТОДОЛОГИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ И ПРОЦЕССА ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА 21
Методы получения геологической информации и оценка ее достоверности... 21
Моделирование геологического строения месторождений нефти и газа 32
2 2 1 Применение методов моделирования для принятия решений при поисках и разведке
месторождений нефти и газа 32
2 2 2 Классификация резервуаров нефти и газа по типу неоднородности 36
22 3 Моделирование изменчивости показателей неоднородности природных резервуаров
методами геометризации 40
22 4 Моделирование неоднородности природных резервуаров с использованием
кластерного анализа 44
2 2 5 Моделирование неоднородности природного резервуара методом
перколяционного анализа 49
2 2 6 Моделирование пространственной изменчивости геологических признаков с
использованием аппарата спектрального анализа 57
2.3. Моделирование процесса поисков и разведки с использованием
компьютерных технологий 69
2 31. Многовариантное моделирование месторождений нефти и газа с учетом
неопределенности геолого-геофизической информации 69
2 3 2 Моделирование процесса поисков и разведки с использованием методов теории
статистических решений 76
3. ВЕРОЯТНОСТНАЯ ОЦЕНКА И КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАПАСОВ НЕФТИ И
ГАЗА ДЛЯ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ И
РИСКА 90
Принципы и методика вероятностной оценки запасов и ресурсов нефти и горючих газов 90
Принципы классификации запасов нефти и горючих газов на основе вероятностного подхода 97
4. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ПОДДЕРЖКА ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПРИ
ПОИСКАХ И РАЗВЕДКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА 106
Геологические законы, постулаты, закономерности, правила и принципы разведки 106
Методика решения геологических задач с использованием экспертных
систем 115
421 Система генетической диагностики типов карбонатных отложений
(Экспертная система REEF) 125
42 2 Система генетической диагностики типов терригенных отложений (Экспертная
система SAND) 128
4 2 3 Система диагностики фазового состояния флюидальной системы залежи
(Экспертная система FLUID) 129
4 2 4 Советующая система для определения подготовленности месторождения к
промышленному освоению (Экспертная система ЩЩ) 135
5. МОНИТОРИНГ НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ 141
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ 157
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 160
Введение к работе
Поиски и разведка месторождений нефти и газа в последние годы столкнулись со значительными трудностями. Объектами изучения становятся все более сложные месторождения, залегающие на больших глубинах и весьма удаленные от районов потребления сырья. Затраты на проведение геологоразведочных работ непрерывно возрастают, что существенно повышает величину риска принимаемых решений.
Традиционные методы и приемы поисков и разведки, основой которых служил метод «проб и ошибок», становятся все менее эффективными. При ведении геологоразведочных работ в настоящее время необходимо не только учитывать накопленный многолетний опыт, но и решать целый ряд геолого-экономических задач, прибегая к построению различного рода моделей. Существенно повысить качество принимаемых решений, а тем самым и эффективность геологоразведочных работ, можно только за счет внедрения интегрированных компьютерных технологий в виде Систем Поддержки Принятия Решений (СППР), которые позволяют оперативно обрабатывать огромные массивы разнородной геолого-геофизической информации, использовать самые современные методы моделирования геологических объектов и процесса поисков и разведки.
В этой связи весьма актуальной является проблема разработки теоретических и методических основ решения задач поисков и разведки месторождений нефти и газа с применением компьютерных технологий.
Геологические задачи, решаемые в процессе поисков и разведки месторождений нефти и газа, можно разделить на три класса:
хорошо структурированные, т.е. задачи, решение которых можно описать жестким алгоритмом;
плохо стуктурированные, т.е. задачи, для решения которых помимо методов и алгоритмов требуется опыт, талант и интуиция геолога;
- неструктурированные (неформализуемые), т.е. задачи, которые практически целиком решаются на основе опыта и интуиции геолога. Методы решения хорошо структурированных задач легко формализуются, и применение компьютерных технологий для их решения существенно повышает эффективность геологоразведочных работ.
В геологии преобладают задачи, которые относятся ко второму и третьему классам (плохо структурированные или неструктурированные). При решении таких задач необходимо учитывать влияние различных факторов, оценивать вероятные последствия того или иного решения, привлекать аналогии, опыт и интуицию геолога.
При решении задач этого типа человек уступает компьютеру в скорости и точности вычислений, но обладает уникальным умением быстро оценивать обстановку, выделять главное и отбрасывать второстепенное, соизмерять противоречивые оценки, восполнять неопределенность своими догадками. Задачи такого типа наиболее эффективно можно решать с использованием систем поддержки принятия решений. Системы поддержки принятия решений (СППР) - компьютерные программы, моделирующие ситуации, в которых приходится принимать решение, и оценивающие возможные исходы того или иного решения. СППР появились в середине 70-х годов и показали свою эффективность в различных областях, в особенности в тех, где анализ и выбор решения необходимо проводить по большому числу количественных и качественных признаков.
Опыт применения СППР для решения задач поисков и разведки месторождений нефти и газа показал, что такие системы помогают геологу, используя геолого-геофизическую информацию, теоретические геологические модели и формализованные геологические знания, проанализировать возможные варианты решения задач и найти наилучшее из них.
Цель проведенных исследований - теоретическое обоснование, разработка и практическая реализация методов решения задач поисков и разведки месторождений нефти и газа с использованием компьютерных технологий.
Основными задачами проведенных исследований являлись:
теоретическое обоснование методологии решения геологических задач с использованием компьютерной Системы Поддержки Принятия Решений (СППР);
разработка и апробация математических методов моделирования неоднородности природных резервуаров и геометризации пространственной изменчивости геологических признаков с использованием компьютерных технологий;
разработка принципов и методологии моделирования и оптимизации процесса поисков и разведки с использованием методов теории статистических решений;
разработка методов и компьютерных технологий вероятностной оценки запасов и ресурсов нефти и газа в условиях неопределенности и риска;
разработка методологии интеллектуальной поддержки решений при поисках и разведке месторождений нефти и газа;
разработка методологии информационной поддержки планирования и управления процессом недропользования с использованием ГИС-технологий.
Научная новизна полученных результатов заключается в следующем: - Впервые обоснована необходимость применения Систем Поддержки Принятия Решений (СППР) для решения задач поисков и разведки месторождений нефти и газа. Использование СППР позволяет сосредоточить в одном месте большой объем разнородной геолого-геофизической информации, моделировать
геологические объекты и управлять процессом их изучения, оценивать эффективность принятых решений.
Теоретически обоснован предложенный комплекс статистических и аналитических методов моделирования неоднородности строения геологических объектов (геометризация, кластерный анализ, перколяционный метод), которые позволяют выделять и анализировать неоднородности разного масштаба.
Обосновано применение спектрального анализа для описания изменчивости геологических признаков и свойств, с помощью которого можно выделять трен-довую, пространственно-коррелированную и случайную составляющие изменчивости и прогнозировать величину ошибки интерполяции.
Разработан метод построения матрицы сравнения вариантов, который позволяет проводить многовариантное моделирование свойств геологического объекта с учетом неопределенности геолого-геофизической информации.
Решена задача оптимизации поискового и оценочного бурения на основе моделирования процесса геологоразведочных работ с использованием методов теории статистических решений.
Разработана методика применения вероятностных моделей в СППР и предложен способ сопоставления вероятностного и детерминированного методов оценки запасов.
Разработаны теоретические основы и методика интеллектуальной поддержки принятия решений с использованием экспертных систем.
Разработана структура и основные элементы Системы мониторинга недропользования на основе ГИС-технологий.
Практическое значение
Разработанные автором теоретические и методические основы принятия решений при поисках и разведке месторождений нефти и газа положены в основу ряда утвержденных МПР Российской Федерации нормативных документов, регламентирующих недропользование и проведение геологоразведочных работ.
Основными из них являются:
Методическое руководство по размещению скважин при разведке массивных залежей нефти и газа (1979 г.);
Методические рекомендации по выбору систем размещения поисковых скважин (1982 г.);
Методические рекомендации по применению пространственной сейсморазведки 3D на разных этапах геологоразведочных работ на нефть и газ (2000г.);
Методическое руководство по количественной и экономической оценке ресурсов нефти, газа и конденсата России (2000 г.);
Методические рекомендации по применению пространственной сейсморазведки 3D на разных этапах геологоразведочных работ на нефть и газ (2002г.);
Методические рекомендации по подсчету запасов нефти и газа объемным методом (2003 г.).
Компьютерная технология вероятностной оценки запасов и ресурсов нефти и газа OILGAS - 2003 использовалась для оценки ресурсов расположенных на Астраханском своде Северо-Астраханского и Пойменного лицензионных участков при составлении программ проведения геологоразведочных работ. Разработанная автором Система информационной поддержки мониторинга недропользования на основе геоинформационных технологий используется во ВНИГНИ для подготовки оперативных заключений и материалов к конкурсам и аукционам, а также для составления Сводной программы лицензирования недр на углеводородное сырье.
Методика моделирования неоднородности и связанности пород коллекторов карбонатного резервуара Астраханского серогазокоденсатного месторождения с использованием перколяционного метода была применена для обоснования гидродинамической сообщаемости резервуара и построения геологической модели для подсчета запасов и проектирования разработки. Моделирование поверхности кровли продуктивного пласта Астраханского месторождения с использованием спектрального анализа позволило оценить точ-
ность построения карты по данным бурения и сейсморазведки и обосновать
минимальное расстояние между скважинами.
Разработаны и апробированы экспертные системы для решения задач:
построения геологической модели разреза карбонатных отложений;
построения геологической модели разреза терригенных отложений;
диагностики фазового состояния флюидальной системы залежи;
оценки достоверности геологической модели разведываемой залежи.
Результаты проведенных автором исследований неоднократно обсуждались во ВНИГНИ на Ученом Совете и научных семинарах. Основные результаты исследований докладывались на научных совещаниях и конференциях в Москве, Санкт-Петербурге, Тюмени, Перми, Архангельске и других городах, на международных научных семинарах в Канаде, Норвегии, Москве, экспонировались на ВДНХ, обсуждались на совещаниях и заседаниях научно-технических советов министерства природных ресурсов России, министерства энергетики России и Государственной комиссии по запасам министерства природных ресурсов России.
Результаты исследований освещены автором в более чем 50 публикациях: в том числе в трех монографиях, пяти научно-технических обзорах, в тезисах докладов и статьях, из которых две изданы на английском языке. Материалы исследований опубликованы в различных сборниках и журналах, в том числе в журналах -«Геология нефти газа», «Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений» и др.
Основой для выполнения диссертационной работы послужили опубликованные материалы по данной проблеме на русском и английском языках, фондовые материалы, а также результаты личных исследований автора, проведенных во ВНИГНИ и в производственных организациях в течение последних 25 лет.
В процессе проведенных исследований, при решении конкретных задач, связанных с применением разработанных автором методических приемов, использован значительный фактический материал (более 2000 скважин по 60 месторождениям и перспективным ловушкам, около 1500 пог. км сейсмических профилей и 2000 км2 сейсморазведки 3D).
Диссертация объемом 171 страница состоит из введения, пяти глав, заключения и включает 54 рисунка, 7 таблиц и список использованной литературы из 135 наименований.
В процессе работы над диссертацией автор получал ценные советы и консультации ведущих ученых страны и поддержку коллег по работе. Считаю своим долгом выразить глубокую благодарность профессору, д.г.-м.н. Г.А. Габриэлянцу за помощь, ценные советы и замечания, но главным образом за то, что он сумел убедить автора написать эту работу.
Искренне признателен сотрудникам отдела № 4 ВНИГНИ, которые помогали мне при проведении исследований.
