Построение цифровой геологической и фильтрационной моделей объекта как основы для проектирования разработки

Современные геолого-технологические модели отличаются комплексным совместным использованием геологических и фильтрационных моделей пласта и представляют совокупность:

• — детальной цифровой трехмерной адресной геолого-математической модели залежи;
• — двумерных и трехмерных, трехфазных и композиционных физически содержательных математических моделей процессов разработки.

В проектном документе необходимо дать подробное обоснование выбора той или иной математической модели и способа построения геологической модели.

Под цифровой геологической (геолого-математической) моделью понимается представление геологического объекта в виде трехмерной сетки ячеек, каждая из которых характеризуется:

• — идентификатором пласта;
• — пространственными координатами узлов ячеек и скважин;
• — средними для каждой ячейки значениями параметров, характеризующих свойства пород, а именно: эффективную и нефтенасыщенную толщину, пористость, проницаемость, глинистость, песчанистость, начальную (текущую) насыщенность и удельные запасы флюидов.

Программный комплекс геологической модели осуществляет формирование параметров, необходимых для проектирования, построение карт и профилей распределения параметров по объему пласта, оценку коэффициента охвата пласта вытеснением и дифференцированный подсчет запасов нефти и газа.

Под цифровой фильтрационной моделью понимают совокупность представления объекта в виде двумерной или трехмерной сетки ячеек, каждая из которых характеризуется набором идентификаторов и параметром, как и в геологической модели, но дополнительно включает:

• — значения относительных фазовых проницаемостей для отдельных участков объекта;
• — зависимости капиллярных давлений от насыщенности;
• — данные PVT;
• — массив скважин, который содержит интервалы перфорации, радиус скважины, пластовое и забойное давления, месячные данные о дебитах (расходах) фаз, режим работы, коэффициенты продуктивности (приемистости), сведения об ОПЗ, РИР, ГРП. Указанные сведения должны охватывать весь срок разработки объекта.

Помимо наличия дополнительных параметров фильтрационная модель часто отличается от геологической большей схематизацией строения, объединением нескольких геологических объектов в единый объект разработки.

Программный комплекс фильтрационной модели осуществляет решение системы уравнений, описывающих фильтрацию пластовых флюидов и закачиваемых агентов в пласте с учетом их взаимодействия с поверхностью породы, межфазных явлений и фазовых переходов [74−76]. Такие модели должны учитывать все основные геолого-физические и технологические факторы реализуемого процесса разработки (неоднородность пластов по толщине и простиранию, многофазностъ фильтрационных потоков, капиллярные и гравитационные силы, нелинейность законов фильтрации, порядок разбуривания, систему размещения и режимы работы скважин, их интерференцию, наличие газонасыщенных и водонасыщенных частей пласта и др.).

На стадии составления повторного проектного документа необходимо учитывать дополнительную информацию о строении продуктивных пластов, свойствах пластов и насыщающих их флюидов, распределении по пласту насыщенностей, давлений и т. д. При этом результаты гидродинамических расчетов технологических показателей предшествующего периода разработки должны быть согласованы с динамикой разбуривания объектов, добычи нефти, закачки воды, пластовых и забойных давлений, обводненности продукции скважин и газовых факторов. В результате такого согласования математическая модель, используемая для прогноза коэффициента нефтеизвлечения и технологических показателей, идентифицируется с реальными параметрами пласта по данным истории разработки месторождения (табл. П. 3.2, П. 3.3, П. 3.1).

В проектах разработки следующие параметры расчетной модели уточняются по истории разработки пласта, его части или первоочередного участка:

• — размеры законтурной области,
• — геологические запасы нефти и газа,
• — проницаемость и гидропроводность пласта,
• — коэффициенты продуктивности и приемистости,
• — функции модифицированных фазовых проницаемостей,
• — функции адсорбции, десорбции и т. п.

Данные, подтверждающие правомерность применения уточненной модели, приводятся по форме табл. П. 3.7 или аналогичной.

Геологическая и фильтрационная модели, построенные в рамках единой компьютерной технологии, в сочетании с базой геологической, геофизической, гидродинамической и промысловой информации называются постоянно действующей геолого-технологической моделью объекта. Она является основой для регулирования и оптимизации ее разработки. Базы данных постоянно действующей модели непрерывно пополняются как за счет данных по вновь бурящимся скважинам, так и за счет новых данных гидродинамических и других исследований и историй разработки. На основе этого периодически (не реже 1 раза в год) уточняется геологическая и фильтрационная модель объекта, составляется прогноз технологических показателей при существующей системе разработки, формируются варианты совершенствования и оптимизации разработки в рамках уточненной модели объекта, рассчитываются прогнозные показатели разработки для усовершенствованных вариантов и на этой основе геологической службой нефтегазодобывающего предприятия и объединения составляется план мероприятий по управлению разработкой.

Цифровые геологические и фильтрационные модели должны создаваться с помощью программных пакетов, апробированных отечественной и иностранной нефтяной промышленности. Те части пакетов, которые допускают тестирование, — обработка ГИС, обработка сейсморазведки, программы картопостроений, подсчета балансовых запасов, моделирования фильтрации флюидов, обработки ГДИ — должны быть тестированы в специальных центрах, список которых утверждается ЦКР.

В дальнейшем для реализации эффективной системы управления разработкой необходимо иметь программные средства подгонки математических моделей по истории разработки месторождения и средства выбора управляющих воздействий, включающие программы оптимизации процесса разработки по заданным технологическим и экономическим критериям, базы знаний и экспертные системы для принятия решения при управлении процессом разработки.