Компьютеризированная технология интегрирования скважинной геоинформации при изучении параметров нефтегазовых залежей

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 рредполагает 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 информационно-емких и трудоемких работ, нуждающихся по этой причине в автоматизации.

В настоящее время в России сложилась ситуация, при которой нефтяные компании создают в СЕоей 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 данных 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 обьектоЕ, 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 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 сеоими 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 нефтегазоизвдеченин 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, в 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.

2. Анализ современного состояния в оценках систематических и случайных погрешностей параметров нефтегазовых залежей и существующие подходы к интегрированию скважинкой геоинформации. Обоснование требований к компьютерным системам обработки, интерпретации и интегрирования информации при подсчете запасов нефти и газа.

3.Разработка программных средств и методик интегрирования сква-жинной 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’ТИС-Подечет" и оценки их достоверности по геодинамическим закономерностям.

5. Разработка компьютерных методик интерпретации специальных исследований на керне и по каротажу для выявления компонент петрофи-зической модели коллекторов и ее параметров, слагающих продуктивные отложения, и определения величин начальных градиентов давления при фильтрации углеводородов.

6. Опробование компьютерных технологий интегрирования скважинной геоинформации при подсчете запасов месторождений углеводородов в терригенных и карбонатных отложениях в регионах Западной Сибири, Прикаспия и Тимано-Печорской 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.

В результате проведенных исследований автором защищаются следующие научные результаты:

1. Компьютеризированная технология интегрирования скважинной геолого-геофизической информации, включающая:

— систему программных средств (АРМ'ТИС-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 скважинной 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 локальным объектам, однотипным петрофизическим зависимостям и особенностям, свойственным отдельным стратиграфическим или иным комплексам.

На региональном уровне применяется сконцентрированная информация, отражающая общие закономерности изменения геологических и геофизических свойств в целом по разрезу продуктивных отложений.

Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что автором впервые:

Сформулирована концепция новой компьютеризированной технологии, включающей системы АРМ’ТИС-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 геофизике на локальном, зональном и региональном уровнях интегрирования геоинформации;

— развито 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 нефтега-зонасьпценности 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 нефтенасыщенностью, и разработана компьютерная методика определения нефтенасыщенности по данным волнового акустического каротажа в обсаженных скважинах;

— при опробованиия 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.

В результате проведенных исследований в терригенных и карбонатных отложениях Западной Сибири и Прикаспия была разработана, опробована и внедрена система специализированных АРМ по основным разделам подсчета запасов, включая компьютерную базу знаний, что позволило повысить достоверность подсчета начальных и текущих запасов месторождений нефти и газа. Компьютерная технология подсчета геологических запасов углеводородов с использованием системы АРМ ТИС-Подсчет" опробована в полном объеме в терригенных отложениях сеномана, неокома и тюменской свиты Западной Сибири на месторождениях Сугмутское, Южное, Кынское, Северо-Юрьевское, Верхне-Пурпейское. Компьютерная технология оценки подсчетных па раметров в карбонатных отложениях опробована на компьютерных макетах-аналогах в системе «Подсчет-СМ» при подсчете запасоЕ на Астраханском ГКМ и Северо-Сарембойском нефтяном месторождении. Компьютерная технология определения текущей насыщенности через колонну" по данным еолнового 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.

Специализированные АРМ’ТИС-Подсчет", АРМ" Акустика" в разные годы были Енедрены более, чем в 30 организациях, основные из которых по России: ТТЭ Тюменьгеология, ГГП «Тюменьпромгеофизика» с ее филиалами, Ш" ИНФИНГ", АО Ноябрьскнефтеразведочное предприятие, ГГП Центргеофизика, ПО" Коминефтегеофизика", АО" Саратовнефте-геофизика", Сервисная компания Петроальянс, Варьеганское управление геофизических работ, ОАОмСибНАЦ", А0″ Сургутнефтегаз", А0″ Се-Еергазгеофизика", АСКалининградгеофизика, ВНИИГеофизика, ЕНИИГе-осистем, ВНЙГНИ, ВНИГИК, ВНИИГАЗ, ТюменьВНИИГипрогаз, ГАНГ им. И. М. Губкина, МГУ, МГРИ, Тюменский индустриальный институтпо Казахстану: Мангыстауская ЭГИС, Атырауская ЭГИС, Актюбинская ЗГИС, ПГО’ТурьеЕнефтегеология", АО Геотэкс, КазНИГРИпо Украине: КОМЭ, УкрНИГРИ.

Личный вклад автора.

В осноеу диссертации положены исследования и работы, выполненные лично автором или под его руководством в институтах: ВНИИ-Геосистем (ранее ЕНИИЯГГ), начиная с 1976 г., и ВШИГАЗ — с 1997 г.

Автор яелялся 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 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 международном симпозиуме БР/1АХьюстон США 1998 г., на научно-практическом семинаре Ассоциации научно-технического и делового сотрудничества по геофизическим исследованиям и работам в скважинах (АИС)" Проблемы качества ГИС" (Тверь, январь 1997 г.), 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 скважин (Москва, ГАНГ, 1994 г.), на школе-семинаре „Программное и аппаратное обеспечение геологических служб нефтегазовой отрасли“ (Москва, 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 в 4 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.

Обьем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глаЕ, заключения и списка литературы. Текст изложен на ъп страницах, включая 79 рисунков, 23 таблицы и список литературы из 100 наименований.

Выводы по главе 5:

1. Компьютерная технология интегрированного анализа скважинной * геоинформации в составе АРМ’ТИС Подсчет", АРМ" Акустика", База петрофизических знаний в полном объеме опробована в терригенных отложениях на месторождениях Западной Сибири (Кынское, С-Юрьевс-кое, В-Пурпейское) и на прототипах указанных систем (Подсчет СМ и СПЕЦ ГИС СМ) в карбонатных отложениях на месторождениях Прикаспия и ТПП (АГКМ, С-Сарембойское).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В результате теоретических расчетов, экспериментального моделирования, опытно-методических исследований при подсчетах запасов нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири, Прикаспия и ТПП научно обоснована компьютеризированная технология интегрирования скважинной геоинформации при изучении нефтегазовых залежей. В итоге проделанной работы получены следующие основные результаты:

1. Разработана компьютерная технология интегрирования скважинной геоинформации нефтегазовых залежей в рамках системы «Подсчет» в составе АРМ’ТИС-Подсчет", АРМ" Акустика", база петрофизических знаний. Технология опробована при подсчете и пересчете запасов терригенных отложений сеномана, неокома и тюменской свиты Западной Сибири — Сугмутского, Кынского, Северо-Юрьевского и Верх-не-Пурпейского месторождений, меловых отложений Рио-до-Бу Бразилии, карбонатных отложений Астраханского газоконденсатного и Се-веро-Сарембойского нефтяного месторождений.

2. Разработана методика оценки достоверности результатов подсчета и пересчета запасов нефтегазовых залежей на основе сопоставления полученных результатов с альтернативными, установленными через региональные, зональные и локальные закономерности, хранящиеся в базе знаний.

3. Получены общие закономерности изменения продуктивности коллекторов с глубиной по данным электрического и радиоактивного каротажа практически без привлечения априорных предположений. Построены модели (палетки) насыщенности переходных зон, которые легли в основу универсальной компьютерной методики определения нефтегазо-насыщенности в тонкослоистых терригенных коллекторах.

4. Разработана компьютерная методика обоснования межфлюидных контактов на основе интегрального распределения по абсолютной глубине заведомо водоносных и нефтегазонасыщенных коллекторов и коллекторов со вскрытым контактом.

5. Разработана компьютерная методика определения пористости неоднородных глинистых коллекторов на основе многокомпонентной модели по любой комбинации данных радиоактивного (НГК, НКТ, ГК, ГГК) и акустического (АК) каротажа.

6. Разработана компьютерная методика определения параметров компонент переслаивания и их доли на керне, по результатам моделирования на керне динамического изменения насыщения при одновременном измерении физических свойств и решения соответствующей системы нелинейных уравнений по количеству циклов моделирования.

7. Разработана новая методика выделения тонкослоистых коллекторов по данным ГИС. В методике используется информация о УЭС зоны проникновения, получаемая по БМК на ПЖ с разными сопротивлениями, и о кинематических параметрах волн Лэмба-Стоунли и поперечных волн, получаемых при волновом акустическом каротаже. Методика позволяет установить вертикальную и горизонтальную слоистость и трещиноватость.

8. Разработана компьютерная методика определения текущей насыщенности по данным волнового акустического каротажа при его регистрации в обсаженной скважине. Технология опробована в скважинах Самотлорского, Уренгойского, Заполярного, Спорышевского месторождений Западной Сибири, а также месторождения Рио-до-Бу Бразилии.

9. Разработаны следующие принципы тестирования систем автоматизированной обработки ГИС :

— рассматриваемые системы должны быть достаточно полными и иметь программное обеспечение всего цикла интерпретации данных ГИС;

— сравнивать необходимо весь технологический цикл решения тестовых геологических задач;

— тестовые задачи должны включать в себя использование не только счетных процедур, но и элементов анализа материалов и неформальных операций, выполняемых в «свободном» стиле;

— методы решения тестовых задач должны быть сформулированы на смысловом уровне;

— критерием сопоставления служит общее время, затраченное на решение поставленных задач.

10. Для пород переслаивания в сеноманских отложениях Уренгойского ГКМ величина начального градиента по газу находится в пределах 0,13−1,82 кгс/см2. Для сильноглинистых алевролитов по газу V — б кгс/см2, а по конденсату V — 200 кгс/см2, что соответствует соотношению вязкостен фильтрующихся агентов. Начальный градиент для пород переслаивания, состоящих из песчаника и сильноглинистого алевролита, определяется его долей в этих породах.

11. Применение разработанной компьютерной методики определения текущей газонасыщенности по данным повторных замеров нейтронного каротажа позволило установить, что коллекторы с начальным градиентом давления газа при разработке отдают газ в пульсирующем режиме через вмещающие коллекторы, не имеющие начального градиента давления.

12. Основные специализированные АРМы интегрированной системы «Подсчет» — АРМ’ТИС-Подсчет" и АРМ" Акустика" внедрены в разные годы более чем в 30 научных и производственных организациях России, Украины и Казахстана. Среди них: ТТЭ Тюменьгеология, ГГП «Тюменьпромгеофизика» с ее филиалами, Ш" ИНФИНГ", АО Ноябрьскнеф-теразведочное предприятие, ГГП Центргеофизика, ПО" Коминефтегеофи-зика", А0″ Саратовнефтегеофизика", Сервисная компания Петроальянс, Варьеганское управление геофизических работ, 0А0″ СибНАЦ", АО" Сур-гутнефтегаз", АО" Севергазгеофизика", АО" Калининградгеофизика, ВНИИГеофизика, ВНИИГеосистем, ВНИГНИ, ВНИГИК, ВНИИГАЗ, ТюменьВНИ-ИГипрогаз, ГАНГ им. И. М. Губкина, МГУ, Тюменский индустриальный институт, Мангыстауская ЭГИС, Атырауская ЭГИС, Актюбинская ЭГИС, ПГО’Турьевнефтегеология", АО Геотэкс, КазНИГРИ, КОМЭ, УкрНИГРИ.