книги из ГПНТБ / Добровольский, М. Б. Применение математических методов определения рациональной степени разведанности нефтяных и газовых месторождений при передаче их из разведки в разработку

му создания новой методики, стратегию методического реше­ ния проблемы в целом.

В основу определения оптимальной степени изученности месторождения (залежи) положен принцип минимума при­ веденных затрат и потерь, связанных с получением инфор­ мации об объекте, и с вводом его в разработку на основе этой информации. Иначе говоря, возможно использование в качестве основополагающего принципа разработки новой ме­ тодики идеи, сформулированной впервые Ж. Матероном, но отличающейся от его принципа определения оптимальной сте­ пени изученности месторождения по минимуму суммы затрат на разведку и потерь в «актуализированной» прибыли в свя­ зи с коренными различиями между капиталистическим и со­ циалистическим способами производства. Имеются, конечно, и другие причины, не позволяющие слепо копировать мето­ дику Ж. Матерона. К ним относится, прежде всего, обособ­ ление поисково-разведочных работ в специфическую отрасль материального производства и необходимость учета как по­ терь в сопряженных с вводом месторождения в разработку затратах, так и возможных потерь (или увеличения) народ­ нохозяйственного эффекта за счет задержки (или опереже­ ния) передачи объекта в разработку по сравнению с опти­ мальным сроком. Заметим, что оптимальный срок передачи объекта в разработку вовсе не обязательно должен совпадать со сроком достижения минимума приведенных затрат в ре­ альных условиях при данном уровне организации производ­ ственного процесса предприятия, осуществляющего разведку. Это объясняется наличием значительных резервов оптимиза­ ции длительности производственного цикла (сокращения пе­ рерывов между проведением отдельных видов и методов ра­ бот за счет улучшения использования календарного времени их проведения путем сокращения непроизводительных за­ трат времени, связанных с несовершенством организации уп­ равления производством, организации материально-техничес­ кого снабжения, проката и ремонта оборудования, подбора, расстановки и повышения квалификации кадров и т. д., а также за счет внедрения высокопроизводительной техники и более совершенной методики проведения работ; совершенст­ вования распределения сил и средств геологоразведочного предприятия между объектами проведения работ).

При разработке принципиальной схемы создания новой методики определены также границы ее применения. Резуль­ таты разведки в виде параметров объектов, обладающих оп­ ределенной степенью достоверности, затрат на проведение комплекса геолого-геофизических исследований, а также

10

опытно-промышленной эксплуатации (за минусом дохода гео­ логоразведочных предприятий, полученного от реализации добытых при этом нефти и газа, стоимости продуктивных скважин, оцененных по стоимости аналогичных эксплуатаци­ онных скважин и стоимости сооружения промысловых объ­ ектов, передаваемых на баланс нефтегазодобывающих пред­ приятий) и стоимости единицы геолого-геофизической инфор­ мации об объектах (например, в виде стоимости подготовки единицы запасов промышленных категорий и категории Сг) во многом зависят от геолото-экономических результатов под­ готовки площадей геолого-геофизическими методами к поис­ ковому бурению и от результатов поисков месторождений (за­ лежей) нефти и газа. Детальность подготовки площадей (структур) к поисковому бурению и достоверность геологогеофизической информации об объектах геологического зада­ ния на этой стадии поискового этапа, определяют объемы по­ искового бурения, стоимость единицы геолого-геофизической информации и предварительную геолого-экономическую оцен­ ку открытого месторождения, на основе которой принимается решение о его вводе в разведку. Следовательно, предлагае­ мая методика должна обеспечивать возможность определения рациональной степени изученности нефтяных и газовых мес­ торождений при передаче их из разведки в разработку на основе той полезной геолого-геофизической информации об объекте, которая была накоплена за весь период его изуче­ ния. При этом затраты средств и времени на проведение по­ исково-разведочных работ на всех стадиях геологоразведоч­ ного процесса дожны быть оптимальными. Отсюда, предла­ гаемая методика применяется между подготовкой площадей (структур) геолого-геофизическими методами к поисковому бурению и разведкой нефтяных и газовых месторождений (залежей), имеющей целью подготовку их к разработке с подсчетом запасов по промышленным категориям. В связи с тем, что на стадии разведки отдельного месторождения за­ трачивается основная часть материальных, трудовых и де­ нежных ресурсов, а также появляется новая информация и уточняется (в смысле повышения ее достоверности) уже по­ лученная, необходимо наиболее полно и подробно разрабо­ тать методику именно для этой части производственного про­ цесса. Вместе с тем, иногда трудно выделить стадии разведки и поисков. Например, проект разведки глубоким бурением перспективной площади (структуры) часто составляется в це­ лом, без деления на поисковую и разведочную стадии. Де­ тальные сейсморазведочные работы ставятся иногда не для подготовки выявленной структуры к поисковому бурению, а

промышленных притоков нефти из первых поисковых сква­ жин сразу же начинается эксплуатационное бурение и про­ мышленная добыча нефти и газа. Такие факты наиболее характерны для Тюменской области, где в районе среднего течения р. Обь (Обский вал) наблюдается полное (или поч­ ти полное) совпадение структурных планов месторождений, полученных в результате проведения сейсморазведочных ра­ бот, со структурными планами по результатам бурения поис­ ковых и разведочных скважин. На месторождениях этого ре­ гиона стадия разведки осуществляется одновременно с раз­ работкой, причем разведка ведется с помощью бурения раз­ ведочно-эксплуатационных скважин. Приведенные примеры п практика поисково-разведочных работ свидетельствуют о том, что разделение геологоразведочного процесса на стадии является методическим приемом, который вовсе не обуславли­ вает необходимость последовательного осуществления их во времени. В действительности все стадии геологоразведочного процесса во времени переплетаются, накладываются одна на другую и не прекращаются, а продолжаются непрерывно. Их «прекращение» осуществляется лишь по отношению к отдель­ ным объектам. Что же касается региона или провинций, то применительно к ним геологоразведочный процесс носит не­ прерывный характер.

Вряде случаев не существует также резко выраженной границы между разведкой и разработкой. Но и в этом случае предлагаемая методика может быть использована, поскольку она позволяет осуществлять непрерывное корректирование геологоразведочного процесса в зависимости от величины сум­ мы приведенных затрат на разведку и ожидаемых потерь при разработке месторождения (объекта).

Всферу применения предлагаемой методики не входит стадия региональных геолого-геофизических работ, целью которых является изучение общих черт геологического строе­ ния, оценка перспектив нефтегазоносное™ и выявление воз­ можных зон нефтегазонакопления. Однако, настоящая мето­

дика предполагает всестороннее использование полученной па этой стадии информации, а также данных научных и те­ матических работ, применяющих эту информацию для соот­ ветствующих расчетов, обобщений и выводов, поскольку са­ ма информация и выводы исследований будут являться ве­ щественным содержанием пространств и функциональных за­ висимостей прогнозно-детерминированного метода,

12

Статистический анализ фактических данных разведки п разработки полностью разбуренных и достаточно продолжи­ тельное время эксплуатируемых объектов реальных место­ рождений с целью определения рациональной степени их изу­ ченности при передаче из разведки в проектирование разра­ ботки по минимуму приведенных затрат на разведку и потерь в разработке может дать ответ лишь на вопрос о том, какова должна была быть степень достоверности параметров объек­ тов, соответствующая этому минимуму, и когда именно нуж­ но было прекратить разведку и передать объект в разработ­ ку при фактически применявшейся методике проведения от­ дельных видов и методов геолого-геофизических работ, орга­ низации геологоразведочного процесса и фактическом уровне технико-экономического проектирования разработки.

Статистический анализ потерь начинается с оптимизации технологической схемы разработки месторождения на осно­ ве современных представлений о его геологическом строении при условии сохранения темпов добычи и сроков разработки, соответствующих реализуемому проекту. Выявление потерь осуществляется путем сопоставления оптимизированной тех­ нологической схемы с реальной. Однако этот прием не дает возможности выявить потери, обусловленные только недоста­ точной степенью изученности месторождения. Дело в том, что оптимизированная схема разработки создается в новых усло­ виях и на новом научном уровне технико-экономического про­ ектирования, иногда значительно отличающихся от условий проектирования при составлении первоначального проекта. Поэтому потери, выявленные при сопоставлении оптималь­ ной и реальной схемы, по существу представляет собой сумму потерь, обусловленных недостаточной степенью изученности месторождения к началу разработки,и потерь, обусловленных более низким уровнем технико-экономического проектирова­ ния в прошлом по сравнению с современным. Отделить пер­ вые потери от вторых возможно с помощью статистического метода, который использует вычислительный аппарат функ­ ции Грина для уравнения фильтрации, применяемый при проектиро®ании разработки.

Статистический анализ без проведения оптимизации от­ дельных видов и методов поисково-разведочных работ, а так­ же процесса разработки не может привести к выводам об оптимальном уровне суммы приведенных затрат, о соответст­ вующей ему оптимальной степени достоверности параметров объектов разработки, и об оптимальном сроке передачи объ­ екта из разведки в проектирование разработки. Фактически применявшаяся на реальных месторождениях методика про­

13

ведения отдельных видов работ не является оптимальной. Всегда имеются резервы ее оптимизации за счет, например, уплотнения сети сейсмических профилей на периклиналях подготавливаемой к поисковому бурению структуры, измене­ ния размещения разведочных скважин, последовательности их заложения и выбора проектных горизонтов и т. д.

В результате оптимизации методик проведения отдельных видов работ, естественно, оптимизируются их объемы, кото­ рые необходимы для достижения того уровня достоверности параметров объектов, который был установлен в процессе статистического анализа фактических данных. Оптимизация объемов работ в натуральном выражении приводит к оптими­ зации их стоимости, а это, в первую очередь, ведет к сдви­ гу минимума суммы приведенных затрат. При этом, посколь­ ку затраты на глубокое разведочное бурение составляют ос­ новную часть затрат на поисково-разведочные работы и ис­ следования, оптимизация его объемов приводит, в конечном счете, к сдвигу минимума суммы приведенных затрат в сто­ рону меньшей степени достоверности параметров объектов, а значит к сокращению сроков разведки объектов и установ­ лению нового, оптимального срока передачи объектов в про­ ектирование разработки. Однако, оптимизация объемов и за­ трат на проведение поисково-разведочных работ потребует, в свою очередь, оптимизации потерь при разработке, так как в условиях оптимизированной степени достоверности пара­ метров объекта потери в разработке будут другими.

После выполнения расчетов по оптимизации разведки и разработки объекта выводы о моменте ввода в разработку будут носить строго индивидуальный характер не только в границах одной и той же геотектонической зоны и отложений определенного возраста, но и в пределах одного и того же месторождения. Некоторые исследователи [2, 9] предлагают «сгладить» индивидуальный характер выводов путем анализа фактических данных по большому количеству месторожде­ ний и объектов разработки, группировки полученных резуль­ татов по залежам и месторождениям определенных типов со­ гласно общепринятой классификации и расчета средних пока­ зателей для каждого типа залежей и месторождений. На наш взгляд, такой методический прием не даст желаемых резуль­ татов, поскольку залежи и месторождения классифицируют­ ся по ограниченному числу геолого-физических признаков, не совпадающих с теми параметрами, степень достоверности оп­ ределения значений которых оказывает решающее влияние на уровень суммы приведенных затрат и потерь при развед­ ке и разработке объектов. Кроме того, достижение миниму-

14

ма суммы приведенных затрат и потерь и соответствующего ему оптимального уровня изученности на основе прошлого опыта в условиях разведки нового месторождения предпола­ гает знание достоверных значений параметров новых объек­ тов, а этим априорным знанием практика не располагает. Поэтому применение статистического метода на основе ана­ лиза и оптимизации процессов разведки и разработки реаль­ ных месторождений, как единственно возможного, представ­ ляется неприемлемым. Однако отказаться от статистического метода было бы неправильно. Этот метод может служить как вспомогательный для проверки результатов, полученных с по­ мощью применения других математических методов на фак­ тическом материале разведки и разработки тех объектов, ко­ торые подверглись статистическому анализу и оптимизации.

Поскольку применение статистического метода анализа разведки н разработки реальных объектов обусловлено необ­ ходимостью проверки результатов, полученных с помощью применения математических методов, результаты статистиче­ ских вычислений должны быть оптимизированы, а сам ста­ тистический метод улучшен за счет использования нетради­ ционных приемов математической статистики. Это касается, прежде всего, приемов, нахождения статистических ошибок определения параметров, построения функции затрат па раз­ ведку и потерь при разработке и определения рациональной степени изученности объектов по сумме приведенных затрат и потерь. Применение статистического метода в таком виде обеспечивает получение результатов, сопоставимых с резуль­ татами расчетов, полученных с помощью применения других математаческих методов.

Для определения рациональной степени изученности неф­ тяных и газовых месторождений при передаче их из развед­ ки в проектирование разработки предлагается прогнозно-де­ терминированный метод. Мы назвали его «прогнозным» пото­ му, что он дает возможность прогнозировать оптимальную сте­ пень изученности месторождения и момент ее достижения по минимуму суммы затрат и потерь. Название «детерминиро­ ванный» этот метод получил потому, что используемые им функции и пространства стратегий, на которых они реали­ зуются, находятся в причинной обусловленности и закономер­ ной связи, что не исключает, естественно, существования слу­ чайности, которая является формой проявления и осущест­ вления необходимости. Несмотря на то, что в основе прогноз­ но-детерминированного метода лежат операции с функциями плотности вероятностей на пространствах различных страте­ гий, он не содержит статистических методов и допускает про-

15

ведение этих операций с помощью интегральных операторой. Достоинство его, по сравнению со статистическим методом, состоит в том, что на основе математического описания гео­ логического строения геотектонического региона и его зон с помощью набора различных функций он позволяет составлять варианты проектов разведки и разработки месторождений с учетом всех возможных при этом затрат и потерь и по мини­ муму их суммы определять оптимальный вариант разведки, момент ее прекращения и передачи -месторождения в проек­ тирование разра'бо-тки.

Детерминированный метод не требует наличия полной апо­ стериорной информации о .месторождении в смысле досто­ верных значений параметров объектов и уровней затрат и потерь, связанных с его разведкой и разработкой в реальных условиях.

Этот метод позволяет формировать области всех возмож­ ных описаний геологического строения региона и его зон, а также области пространства, описывающего различные ва­ рианты разведки. На последней области выбирается и опи­ сывается некоторая точка, соответствующая проведенным гео­ лого-геофизическим работам на избранном месторождении (структуре, площади), а также определяется подмножество, описывающее комплексы поисково-разведочных работ, кото­ рые целесообразно провести дополнительно на этом объекте. Далее строятся: 1) функция плотности вероятности на обла­ сти возможных описаний геологического строения региона и его зон по результатам проведения поисково-разведочных ра­ бот в ранее выбранной точке; 2) функция, предсказывающая последующие результаты проведения геолого-геофизических работ; 3) функция затрат на поиски и разведку месторожде­ ния; 4) функция потерь при вводе месторождения в разра­ ботку из-за недостаточной информации; 5) функция потерь в сопряженных с вводом месторождения в разработку затратах по первому концентру сопряжения, зависящая от функции плотности вероятности; 6) функция потерь (или увеличения) народнохозяйственного эффекта. На основании этих функций создается алгоритм, который позволяет осуществлять посто­ янное управление процессом разведки и непрерывно контроли­ ровать его в целях определения момента прекращения раз­ ведки и передачи месторождения в разработку. Некоторые функции, используемые в предлагаемом методе, создавались по аналогии с функциями классической механики, квантовой механики, статистической физики, уравнениями вязко-пласти­ ческой жидкости с конвективными восходящими потоками

ит. д. На наш взгляд, это позволило обогатить методику

16

приемами решений, соответствующими современному уровню физических наук.

Как видно из изложенного, прогнозно-детерминированный метод дает возможность находить оптимальное решение для каждого месторождения . в отдельности без экстраполяции средних данных, полученных с помощью статистического ана­ лиза процессов разведки и разработки большого количества полностью разбуренных месторождений и группировки их по типам.

Однако правильность построения функциональных зависи­ мостей метода и созданного алгоритма нуждается в провер­ ке. Необходимость проверки объясняется тем, что предлагае­ мый метод носит формально математический характер, при­ меняется впервые и, возможно, нуждается в некоторых из­ менениях и дополнениях. Кроме того, он использует некото­ рые параметры, которые должны быть определены экспери­ ментально. Проверка может быть произведена при помощи материалов и результатов статистического анализа процес­ сов разведки и разработки месторождений. Используя накоп­ ленную геолого-экономическую и технолого-экономическую информацию для формирования вышеуказанных областей и построения перечисленных функциональных зависимостей, а также заранее зная оптимальный объем поисково-разведоч­ ных работ для достижения рациональной степени изученности месторождения с учетом всех возможных потерь, можно не только проверить прогнозно-детерминированный метод в ре­ альных условиях, но и составить представление о точности полученных с его помощью результатов. Если при сопостав­ лении результатов статистического и прогнозно-детерминиро­ ванного методов окажется, что они значительно отличаются друг от друга, следует вносить поправки в прогнозно-детер­ минированный метод. Это .может касаться, например, тех или иных методик прогнозных оценок, набора описываемых па­ раметров и т. д. После внесения корректив и получения мини­ мальных расхождений в результатах, разработанный алго­ ритм будет усовершенствоваться. Затем усовершенствованный алгоритм должен быть опробован с использованием резуль­ татов статистического анализа для месторождений, приуро­ ченных к различным геотектоническим регионам и их зонам, для устранения индивидуальных погрешностей и выработки универсальной программы для ЭВМ, которая сможет быть использована в автоматизированных системах управления к контроля поисково-разведочного процесса.

Итак, принципиальную схему методики решения проблемы в целом можно представить в виде следующих этапов-.—

1.Статистического анализа и оптимизации процессов раз­ ведки и разработки реальных месторождений в условиях на­ личия достоверной информации.

2.Прогнозирования оптимальных объемов последующих геолого-геофизических работ и исследований для передачи месторождения в разработку с помощью математических де­ терминированных методов гари использовании информации, полученной на отдельных стадиях поисков и разведки реаль­ ного месторождения.

3.Определения степени приближения результатов прогнозно^детерминирован'ного метода к результатам статисти­ ческого метода и последующего корректирования параметров прогнозно-детерминированного метода с целью усовершенст­ вования алгоритма.

4.Опробования усовершенствованного алгоритма на место­ рождениях, находящихся в различных геолого-геофизических условиях, и выработки универсальной программы для ЭВМ, управляющей поисково-разведочным процессом.

Р а з д е л II

ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНОЙ СТЕПЕНИ РАЗВЕДАННОСТИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ИХ

ИЗ РАЗВЕДКИ В РАЗРАБОТКУ

Определение рациональной степени разведанности по сумме приведенных затрат и потерь

с помощью статистических методов

Статистический метод исследования степени разведанно­ сти нефтяных и газовых месторождений служит, в основном, для проверки прогнозно-детерминироваиного метода, поэто­ му он использован на уже изученных месторождениях. Реаль­ ное опробование этого метода на ЭВМ проводилось для Джьерокого и Западно-Тэбукского месторождений, на кото­ рых уже имеются достаточное количество разведочных и экс­ плуатационных скважин. Метод связан со статистикой значе­ ний подсчетных параметров залежи.

Сначала решается задача построения карт распределения параметров по площади по данным их измерений в скважи­ нах.

Для некоторой сетки скважин заданы совокупности пара­ метров е ь ............гп (например, пористости, проницаемости, эффективной мощности и т. д.), а также набор функций в

18