Трехмерное геологическое моделирование при разработке нефтяных и газ
..pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
И.С. Путилов
ТРЕХМЕРНОЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ РАЗРАБОТКЕ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебно-методического пособия
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2011
УДК 622.276+622.279]:004.9(0,75.8) П90
Рецензенты:
д-р геол.-мин. наук, проф. кафедры РНГМ С.В. Галкин (Пермский национальный исследовательский политехнический университет);
канд. геол.-мин. наук, доц. Ю.А. Яковлев (филиал ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» ПермНИПИнефть,
г. Пермь)
Путилов, И.С.
П90 Трехмерное геологическое моделирование при разработке нефтяных и газовых месторождений: учеб.-метод. пособие / И.С. Путилов. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн.
ун-та, 2011. – 72 с.
ISBN 978-5-398-00706-0
Рассмотрены основные положения и порядок выполнения работ по созданию трехмерных геологических моделей нефтяных и газовых месторождений. Даны практические рекомендации по построению и повышению достоверности моделей.
Предназначено для студентов вузов, обучающихся по направлению «Нефтегазовое дело», а также специалистов нефтяной отрасли.
УДК 622.276+622.279]:004.9(0,75.8)
ISBN 978-5-398-00706-0 |
© ПНИПУ, 2011 |
2
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение.............................................................................................. |
4 |
1. Этапы создания трехмерной геологической модели .................. |
5 |
1.1. Подготовительный этап.......................................................... |
5 |
1.2. Структурное 3Д-моделирование............................................ |
13 |
1.3. Создание трехмерной сетки.................................................... |
15 |
1.4. Осреднение скважинных данных на ячейки 3Д-сетки........ |
18 |
1.5. Литолого-фациальное 3Д-моделирование............................. |
19 |
1.6. Петрофизическое 3Д-моделирование.................................... |
26 |
1.7. Трехмерное моделирование насыщения................................ |
31 |
1.8. Трехмерный подсчет запасов.................................................. |
32 |
2. Учет фациальной зональности с целью повышения |
|
достоверности модели....................................................................... |
36 |
3. Особенности 3Д-моделирования для рифовых залежей ............ |
41 |
Заключение.......................................................................................... |
43 |
Список литературы............................................................................. |
44 |
Приложение......................................................................................... |
46 |
3
ВВЕДЕНИЕ
Создание трехмерных геологических моделей на современном этапе является необходимым элементом при проектировании, анализе и регулировании разработки нефтяных и газовых месторождений. Задача достоверного и качественного трехмерного моделирования является актуальной для подсчета запасов и составления проектных технологических документов
Цель данной работы – изучение алгоритмов трехмерного геологического моделирования. В рамках поставленной цели ключевой задачей является изучение студентами подходов к повышению достоверности и качества трехмерных моделей.
Под качеством 3Д-моделей будем понимать соответствие 3Д-модели формальным физическим и математическим требованиям, под достоверностью 3Д-моделей – соответствие 3Д-модели реальной геологической среде (залежи нефти).
Отметим, что для малоизученных месторождений решение задачи повышения достоверности имеет крайне важное практическое значение. Построение достоверной геологической модели является нетривиальной задачей, требующей от инженера хорошего знания геологического строения моделируемых объектов и широкого набора методических приемов моделирования.
Перечислим основные программные комплексы трёхмерного геологического моделирования, использующиеся на сегодняшний день в мире: Stratamodel (Landmark), Petrel (Shlumberger), IRAP RMS (Smedvig Technologist), DV GEO (ЦГЭ).
На территории Пермского края 99 % моделей построено с использованием IRAP RMS и незначительная часть – с DV GEO.
Все современные программные комплексы моделирования содержат следующие основные этапы трёхмерного геологического моделирования:
–подготовительный этап;
–структурное моделирование;
–создание трехмерной сетки;
4
–осреднение скважинных данных на ячейки трёхмерной сетки;
–литолого-фациальное моделирование;
–петрофизическое моделирование;
–моделирование насыщения;
–3Д-подсчет запасов.
Все этапы связаны между собой, и результаты каждого влияют как на качество последующих этапов, так и на достоверность всей модели целиком. В учебно-методическом пособии дан обзор этапов моделирования, рассмотрены способы их оптимизации.
На сегодняшний день накоплен большой опыт построения трехмерных моделей нефтяных и газовых залежей. Данное учебнометодическое пособие не является исчерпывающим в описании алгоритмов моделирования, однако описывает наиболее распространенные из них. Изложенный материал основан на опыте моделирования месторождений Пермского края в рамках детерминистского подхода, который наиболее широко практикуется в России. За последние десять лет построено более 500 детерминистских 3Д-моде- лей нефтяных залежей различных месторождений Пермского Прикамья.
1. ЭТАПЫ СОЗДАНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
1.1. Подготовительный этап
Первым этапом любого проекта по моделированию являются сбор и загрузка исходной информации. Основные данные, необходимые для построения трехмерных геологических моделей:
1)инклинометрия и координаты устьев скважин;
2)геофизические исследования скважин (ГИС) и результаты интерпретации геофизических исследований скважин (РИГИС);
3)результаты детальной геологической корреляции;
4)результаты структурной и динамической интерпретации сейсморазведки;
5
5)уровни флюидальных контактов;
6)материалы подсчета запасов.
В программном комплексе трёхмерного моделирования создается проект, и в него загружаются все исходные данные.
Отметим, что от качества исходных данных зависят качество и достоверность конечной трёхмерной геологической модели. Далее будут более подробно рассмотрены разработанные подходы поиска ошибок и корректировки некоторых типов исходных данных на различных этапах построения модели.
Итогом этапа является загрузка всей собранной информации в пакет трехмерного моделирования. Все загруженные данные можно визуально просмотреть и оценить в программных пакетах моделирования (рис. 1.1).
Во многом качество модели зависит от качества исходных данных, в частности, от инклинометрии скважин.
Рис. 1.1. Исходные данные, загруженные в пакет трехмерного моделирования IRAP RMS
6
Рассмотрим основные типы встречающихся проблем, связанные с данными инклинометрии, затрудняющие построение трехмерных геологических моделей и промышленный подсчет запасов на их основе. Проблемы условно можно разделить на два типа:
1) технические проблемы, связанные с измерительной техникой и последующей машинной обработкой полученных данных;
2) проблемы использования данных инклинометрии для построения трехмерных геологических моделей.
К первому типу можно отнести погрешности и неточности, допущенные непосредственно при проведении измерений (в силу технических возможностей приборов). Во-первых, это ошибки зенитного угла ствола скважины. Суть ошибки в том, что зенитный угол ствола скважины между двумя соседними точками регистрации инклинометра изменяется в недопустимых пределах.
Чтобы не допустить такую ошибку, необходимо проверять два условия в исходных данных инклинометрии (рис. 1.2): ∆Х <= ∆Z
и ∆Y <= ∆Z.
Во-вторых, растяжение каротажного кабеля при проведении инклинометрии и геофизических исследований скважин также привносит погрешность в измерение глубины ствола скважины. Часть разнообразных ошибок возникает при обработке полученных данных. Причиной этих ошибок чаще всего является «человеческий фактор». Помимо этого, исходная информация имеет различный формат, низкое качество записи и оцифровки, в основном это отно-
7
сится к инклинометрии по старым месторождениям, данные по которым получены несколько десятков лет назад. Всё это создает немалые трудности при обработке и загрузке данных. Приведем практические примеры использования функциональных возможностей IRAP RMS для контроля и корректировки данных инклинометрии скважин. Загрузка информации по всему стволу скважины позволяет проводить визуальный контроль качества загружаемого материала и при необходимости оперативно его корректировать. Проверка же исходных табличных данных затруднена ввиду своего большого объема, однако при визуализации ствола скважины в IRAP RMS грубые ошибки, допущенные при оцифровке и обработке данных, могут быть легко выявлены (рис. 1.3). Как правило, встречаются следующие типы ошибок: перепутанные глубины (т.е. после большей отметки следует меньшая, см. рис. 1.3, б), неточности в углах и азимутах из-за отсутствия знака-разделителя в дробных числах (см. рис. 1.3, а), неопределенные значения измеряемых параметров и т.д.
а |
б |
Рис. 1.3. Реальные примеры ошибок в инклинометрии
8
Выявленные ошибки оперативно анализируются и исправляются в табличном виде непосредственно в среде IRAP RMS.
Второй тип проблем, связанных с инклинометрией, возникает непосредственно при построении трехмерных геологических моделей. Во-первых, это проблемы, появляющиеся на этапе структурного моделирования и связанные с координатами пластопересечений. По координатам пересечения стратиграфических границ пластов со стволом скважины производится построение структурных поверхностей этих пластов. Иногда возникают ситуации, когда скважины с существенно различающимися отметками пластопересечений попадают вблизи одного узла ячеек, что негативно сказывается на структурных построениях (рис. 1.4).
Скв
2
Скв
1
Рис. 1.4. Пример существенного различия отметок пластопересечения в пределах одной ячейки структурной сетки. Размер ячеек по горизонтали
50×50 м
Конечно, тут могут быть причины геологического характера (неправильная корреляция, наличие дизъюнктивных нарушений и т.д.), но не исключается возникновение ошибки вследствие по-
9
грешностей инклинометрии. Затруднения подобного рода можно устранить пересмотром корреляции скважин, уменьшением размеров структурной сетки либо, используя возможности программных комплексов (IRAP RMS и др.), изменить абсолютную отметку в пределах « конуса неопределенности».
Выявление таких ситуаций можно выполнять через карты кривизны и плотности скважин в автоматическом режиме, контролируя угол γ (рис. 1.5).
Рис. 1.5. Разница отметок пластопересечений скважин в соседних ячейках сетки
Также на этапе осреднения скважинных данных на ячейки трехмерной сетки иногда возникают ситуации, когда две скважины попадают в одну ячейку (особенно это характерно при бурении вторых стволов), что, в свою очередь, не позволяет корректно выполнить процесс осреднения (рис. 1.6). В этом случае можно также попытаться уменьшить горизонтальные размеры ячеек (что не всегда возможно, учитывая существующие аппаратные ресурсы) или в пределах погрешности измерений инклинометра «развести» стволы в разные ячейки.
10