Трехмерное геологическое моделирование сложнопостроенных уникальных длительно разрабатываемых месторождений УВС

Актуальность работы. Современное состояние нефтегазовой отрасли характеризуется вступлением большинства крупнейших месторождений в позднюю и завершающую стадии разработки, которые характеризуются множеством негативных явлений (падение пластового давления, обводнение скважин, образование «защемленных» запасов и т. п.). Значительная часть запасов таких месторождений (более 50%) уже выработана, остаточные же относятся к трудноизвлекаемым, но при этом они составляют значительную величину и превышают запасы многих вновь открытых месторождений. Учитывая невысокую результативность ГРР последних лет и долю в общей добыче УВ крупнейших месторождений, эффективная доразработка месторождений-гигантов с максимально возможным извлечением углеводородного сырья, безусловно, является очень важной и актуальной задачей на сегодняшний день. Решение этой задачи невозможно без детального знания всех геологических особенностей разрабатываемого объекта, которые играют основную роль в распределении запасов углеводородов на месторождении и характере их выработки.

На данном этапе развития геологической науки и компьютерных технологий появилась возможность комплексирования всей имеющейся геолого-геофизической и промысловой информации и ее интегрированного анализа с помощью цифрового трехмерного моделирования геологического строения месторождения. На рынке программных продуктов имеется много удобных для моделирования пакетов программ, однако вопросы методики и технологии построения моделей остаются сложной инженерной задачей. Ввиду этого, создание адекватных детализированных геологических моделей сложнопостроенных карбонатных резервуаров гигантских многозалежных длительно разрабатываемых месторождений углеводородного сырья является нетривиальной и актуальной задачей, требующей глубокого предварительного научного анализа, систематизации обширной информации и применения специально разработанных алгоритмов, методик и технологий.

Цель данной работы.

Повышение достоверности и детальности геологических моделей крупнейших анизотропных карбонатных резервуаров гигантских многозалежных месторождений УВС с помощью создания высокоинформативной цифровой трехмерной геологической модели путем интеграции всего спектра геолого-геофизической и промысловой информации для принятия оптимальных решений эффективной доразработки месторождения.

Основные задачи исследований:

Изучение особенностей геологического строения продуктивной анизотропной толщи ОНГКМ и данных по эксплуатации уникального месторождения;

— Систематизация, классификация, обработка, обобщение и анализ обширной геолого-геофизической и промысловой информации, необходимой для создания достоверной цифровой геологической модели;

— Изучение существующих методов и подходов к построению цифровых геологических моделей месторождений УВ с целью построения адекватной трехмерной геологической модели Оренбургского месторождения;

— Усовершенствование методики и технологии создания детальных дифференцированных цифровых трехмерных геологических моделей сложнопостроенных резервуаров уникальных месторождений;

— Построение трехмерной детальной цифровой геологической модели гигантского карбонатного массива Оренбургского месторождения с учетом специфики его неоднородного строения для обеспечения эффективного доизвлечения запасов углеводородов;

— Проведение детального анализа геологического строения объектов разработки на базе сформированной трехмерной геологической модели: распространение коллекторов и литологических экранов в карбонатном массиве и уточнение распределения запасов УВ по площади и разрезу месторождения;

— Разработка методики геологического обоснования проектирования горизонтальных скважин на основе цифровой геологической модели в целях эффективного применения методов увеличения УВотдачи.

Основные защищаемые положения.

1. Усовершенствованная методика и технология трехмерного геологического моделирования сложнопостроенных карбонатных резервуаров гигантских многозалежных месторождений УВС;

2. Создание детальной адекватной геологической трехмерной модели уникального Оренбургского НГКМ, с максимальным учетом различных природных факторов, определяющих сложное анизотропное строение гигантского карбонатного массива;

3. Результаты трехмерного геологического моделирования Оренбургского месторождения: выявленные закономерности распределения типов коллекторов, их ФЕС по площади и разрезураспространение гидродинамических барьеровуточнение запасов УВ, их дифференциация по типам коллекторов и размещение по зонам УКПГ;

4. Методический подход к геологическому обоснованию проектирования горизонтальных скважин в условиях сложного анизотропного карбонатного разреза на базе трехмерной геологической модели.

Фактический материал и методы исследования. В процессе работы использовались данные геофизических исследований (ГИС) более 1500 скважин ОНГКМ (поисковых, разведочных, наблюдательных, пьезометрических и эксплуатационных, включая горизонтальные скважины и боковые стволы вертикальных скважин) — результаты интерпретации ГИС (РИГИС) и сейсморазведки МОГТ-2Д и ЗДданные опробования скважин и исследования кернового материала. Создана локальная база данных по ОНГКМ в рабочем проекте программного продукта для геомоделирования Petrel (Schlumberger), в котором сформирована трехмерная геологическая модель ОНГКМ. Для работы использовались опубликованные данные и фондовые материалы ООО «ВолгоУралНИПИгаз» (отчеты по подсчету запасов ОНГКМ и авторскому надзору за разработкой ОНГКМ).

Научная новизна:

Усовершенствована методика трехмерного геологического моделирования сложных карбонатных резервуаров гигантских многозалежных месторождений, позволяющая в условиях сильно неоднородного продуктивного разреза и большого объема разнородной информации сформировать объективную и адекватную трехмерную геологическую модель;

— Впервые сформирована единая трехмерная детальная геологическая модель гигантского сложнопостроенного карбонатного резервуара уникального Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения, учитывающая анизотропию продуктивной толщи;

— Проведена детальная цифровая количественная и качественная оценка латеральной и вертикальной анизотропии сложного неоднородного карбонатного резервуара крупнейшего Оренбургского месторождения и объединение всей этой информации в общую непротиворечивую модель с помощью детального трехмерного геологического моделирования;

— Выделены уплотненные участки в плане и разрезе Оренбургского месторождения, которые нарушают сообщаемость карбонатного массива и являются гидродинамическими барьерами при выработке и обводнении продуктивной толщи;

— Проведено детальное изучение структуры запасов газа ОНГКМ по степени трудности извлечения и их дифференцированное распределение в разрезе и по площади месторождения;

— Выработан методический подход к геологическому обоснованию проектирования горизонтальных скважин на базе трехмерной геологической модели в условиях большого массива информации и сложнопостроенного продуктивного разреза.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

— В программном комплексе цифрового моделирования создан интегрированный локальный банк геолого-промысловых данных по более 1500 скважинам Оренбургского месторождения, который регулярно пополняется новой информацией и используется для уточнения модели;

— На базе созданной детальной цифровой трехмерной геологической модели уточнены закономерности распределения типов коллекторов, подтипов порового коллектора и глинистых пропластков и распределения запасов по площади месторождения (по зонам УКПГ) и по разрезу (по эксплуатационным объектам и пластам);

Предлагаемая методика построения цифровых трехмерных геологических моделей крупнейших карбонатных резервуаров уникальных месторождений УВС может применяться для моделирования аналогичных сложнопостроенных месторождений;

— На локальных участках цифровой модели проектируются новые горизонтальные скважины: их местоположение, направление, объект эксплуатации, коридор проводки горизонтального участка, прогнозируется их продуктивность, проводится геологическое обоснование для применения методов интенсификации;

— Единая цифровая модель месторождения позволила оценить газогидродинамическую сообщаемость карбонатного резервуара и определить величину перетока газа из газовой шапки Среднекаменноугольной залежи в Основную залежь, а также состояние не введенных в разработку нефтяных оторочек;

— Проектирование разработки ОНГКМ осуществляется на базе постоянно действующей геолого-технологической модели, основой которой является данная детальная цифровая трехмерная геологическая модель.

Личный вклад автора. В основу диссертации положены результаты исследований, выполненных лично автором или при его непосредственном участии в ООО «ВолгоУралНИПИгаз» в период с 2003 по 2011 гг. Автор являлась ответственным исполнителем и соисполнителем научноисследовательских работ по созданию цифровых двухмерных, псевдотрехмерных и трехмерных геологических моделей месторождений и принимала участие в геологическом мониторинге эксплуатации ОНГКМ. Непосредственно автором были выполнены НИР по построению цифровых геологических моделей карбонатных резервуаров месторождений нефти и газа для подсчета запасов УВ, в том числе и уникального многопластового Оренбургского месторождения. Автором усовершенствованы методика и технология построения цифровых моделей продуктивных пластов гигантских карбонатных нефтегазовых месторожденийна базе сформированной дифференцированной модели выявлены закономерности распределения коллекторов и запасов в трехмерном пространствевыработан подход к геологическому обоснованию выбора объектов для эффективного применения методов увеличения УВотдачи при эксплуатации залежей Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения.

Апробация работы. Основные научные положения и практические результаты диссертационной работы изложены в отчетах по НИР, где автор являлась ответственным исполнителем, докладывались на различных конференциях: на VI Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Новые технологии в газовой промышленности», Москва, 2005 г.- на научно-технической конференции с международным участием «Основные проблемы освоения и обустройства нефтегазовых месторождений», Оренбург, 2007, 2008, 2009 гг.- на научно-технической конференции молодых руководителей и специалистов «Поиск и внедрение новых технологий по решению проблем добычи газа и нефти на заключительной стадии разработки месторождений», Оренбург, 2008 г.- на международной научно-практической конференции «Геомодель», Геленджик, 2008 г.

За работу «Детальная цифровая постоянно действующая трехмерная геологическая модель ОНГКМ» автор отмечена дипломом II степени премии губернатора Оренбургской области для молодых ученых (Оренбург, 2010 г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, из них семь помещены в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации материалов кандидатских диссертаций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 223 страницах, включая 89 рисунков и 2 таблицы. Библиографический список содержит 95 опубликованных и фондовых работ.

Основные выводы и результаты диссертационной работы:

В целом диссертационная работа выполнена в полном объеме и в соответствии установленными целью и задачами. В рамках диссертации получено решение ряда научно-практических задач:

— В работе рассмотрены различные аспекты построения цифровых геологических моделей и выявлены сложности и особенности моделирования крупных геологических объектов карбонатного строения. Проведено разновариантное моделирование объекта исследований (ОНГКМ) и сравнение полученных результатов;

Усовершенствована методика трехмерного геологического моделирования сложных карбонатных резервуаров гигантских многозалежных месторождений УВС, позволяющая в условиях сильно неоднородного продуктивного разреза и большого объема разнородной информации сформировать объективную и адекватную трехмерную геологическую модель. Предлагаемая методика может применяться для моделирования аналогичных сложнопостроенных месторождений.

— Впервые сформирована единая трехмерная детальная геологическая модель гигантского сложнопостроенного карбонатного резервуара уникального Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения. Проведен детальный учет количественной и качественной латеральной и вертикальной анизотропии неоднородного карбонатного резервуара в сформированной трехмерной геологической модели;

— В процессе моделирования проведено обобщение и систематизация всей имеющейся геолого-геофизической информации о строении уникального длительно разрабатываемого Оренбургского НГКМВ программном комплексе геомоделирования Petrel сформирован локальный банк данных по более 1500 скважинам ОНГКМ, который позволяет проводить оперативное уточнение модели при поступлении новой информации;

— На базе созданной детальной цифровой трехмерной геологической модели уточнены закономерности распределения типов коллекторов, подтипов порового коллектора и глинистых пропластковвыделены уплотненные участки в плане и разрезе месторождения, которые нарушают сообщаемость карбонатного массива и являются гидродинамическими барьерами при выработке и обводнении продуктивной толщи;

— Проведено дифференцированное изучение структуры запасов газа ОНГКМ по степени трудности их извлечения и распределение их в разрезе (по эксплуатационным объектам и пластам) и по площади месторождения (по зонам УКПГ) для обоснованного планирования геолого-технологических мероприятий;

— Выработан методический подход к геологическому обоснованию проектирования горизонтальных скважин в условиях сложного анизотропного карбонатного разреза и большого массива информации на базе трехмерной геологической модели;

Главным результатом работы является детальная трехмерная геологическая модель нижнепермско-среднекаменноугольных отложений ОНГКМ, основанная на представительном фактическом материале, накопленном на сегодняшний день на ОНГКМ, которая позволяет:

— Проводить проектирование новых горизонтальных скважин: их местоположение, направление, объект эксплуатации, коридор проводки горизонтального участка, прогнозировать их продуктивность, проводить геологическое обоснование для применения методов интенсификации;

— Единая цифровая модель месторождения позволила оценить газогидродинамическую сообщаемость карбонатного резервуара и определить величину перетока газа из газовой шапки Среднекаменноугольной залежи в Основную залежь, а также состояние не введенных в разработку нефтяных оторочек. В самостоятельной модели Среденкаменноугольной залежи переток газа оценивался только косвенно и моделировался фиктивным отбором газа из газовой шапки;

— Проектирование разработки ОНГКМ осуществляется на базе постоянно действующей геолого-технологической модели, основой которой является сформированная цифровая трехмерная геологическая модель. Детальное статическое цифровое описание продуктивного пласта является одним из наиболее значимых факторов, позволяющих определить динамику изменения добычи на месторождении.

Исходя из построенной модели, можно сделать следующие выводы:

— Трехмерные цифровые модели являются наиболее удобным инструментом исследования месторождений (залежей), поскольку позволяют провести интеграцию большого количества данных различных дисциплин, осуществить высокую детализацию геологических моделей и количественно отобразить геологическую информацию.

— Усиленная дифференциация разреза существенно повышает детальность исследования, а значит, дает более ясную, точную и достоверную информацию о распределении коллекторов и флюидиупоров, что в дальнейшем служит надежной основой для подсчета запасов и проектирования эффективной разработки месторождения.

— Геологическое моделирование часто проводится с опорой только на статическую информацию (сейсмические, каротажные данные), а динамическая информация учитывается на стадии гидродинамического моделирования. Для длительно разрабатываемых месторождений это в корне неверно. Только полноценный учет, в том числе и данных разработки (т.е. статической и динамической информации), позволяет получить объективную и достоверную геологическую модель.

В дальнейшем, с целью повышения качества цифровой модели Оренбургского месторождения необходимо осуществить учет в модели параметра «двойной пористости» (трещинной проницаемости).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.