Информационно-аналитическая система для четырехмерного моделирования залежей углеводородов по комплексу сейсмических и скважинных данных

Актуальность работы. Моделирование различных процессов и явлений существовало всегда, оно было и остается одним из способов познания мира. В' силу закрытости творческих процессов, к сожалению, невозможна работа с информационными потоками «мозг-мозг». С развитием компьютерных технологий творческие процессы в области геологического моделирования все больше воспроизводятся на языке математики, упрощая и объединяя труд многих специалистов разного профиля.

Модель месторождения в общем случае должна адекватно отображать свойства, геологических объектов не только в пространственных координатах, но и отражать изменения свойств объектов во времени. Вследствие этого модель и способы ее математического отображения должны быть четырехмерными.

Исходя из изложенного, при разработке четырехмерного моделирования залежи, автором работы были сформулированы следующие основные принципы:

— метрика для моделей залежи должна быть четырехмерной [х, у, г, Т], где Т — астрономическое время, масштаб которого определяется длительностью и скоростью моделируемых процессов;

— все результаты моделирования должны визуализироваться в просмотровых окнах с целью анализа и принятия решения;

— все действия исследователя должны запоминаться, храниться и воспроизводиться с целью многовариантной интерпретации;

— в процессе моделирования должна создаваться, накапливаться база знаний и обеспечиваться ее тиражирование.

Данный подход, на наш взгляд, позволяет создать наиболее дружественный интерфейс между памятью человека и компьютера, а сама система создать дружественный интерфейс между специалистами, одновременно участвующими в процессе моделирования.

Использование мультидисциплинарной информации цифрового описания залежи углеводородов позволяет выделять наиболее значимые элементы ее строения, выявить и изучить закономерности изменения ее свойств, выработать пути решения, стоящих перед исследователями задач. Для принятия решения исследователю требуется соответствующие программно-технические и алгоритмические средства для анализа больших объемов информации описания залежи.

Развитие геофизики и компьютерных технологий постепенно меняет облик геологии, превращая ее из описательной науки в науку, фундаментом которой становятся информационно-технические и математические средства. Прогресс в развитии пространственной сейсморазведки позволяет детально изучать не только строение геологической среды, но и техногенные процессы, возникающие в период разработки залежи, поэтому привлечение таких данных еще более повышает эффективность геолого-технологического моделирования.

Процесс массового моделирования месторождений углеводородов находит все большое применение, и именно оно является наиболее актуальной-проблемой научно-технического прогресса в нефтяной отрасли.

В настоящее время на российском-рынке информационных технологий в геологии преобладает зарубежное программное обеспечение (GeoFrame, Petrel-Schlumdereger, Geographic — LandMark, Irap RMSROXAR, SMT), эффективность которого в первом приближении удовлетворяет бизнес и международные стандарты. Это компьютерные системы моделирования весьма дороги для широкого использования и далеко не всегда обеспечивают гибкость при учете всех особенностей строения месторождения. По этой причине создание и развитие отечественных информационных систем и программных продуктов для широкого круга специалистов, обеспечивающих геолого-геофизические и промысловые услуги при моделировании, подсчете запасов и эффективной эксплуатации нефтегазовых месторождений углеводородов, является исключительно важной народнохозяйственной задачей.

Цель работы. Создание информационно-аналитической системы четырехмерного моделирования залежей углеводородов и протекающих в ней временных процессов по комплексу сейсмических и скважинных данных.

Для достижения поставленных целей решаются следующие основные задачи:

— разработка научной концепции единой информационно-аналитической системы четырехмерного многопараметрового моделирования залежи углеводородов на основе комплексного использования сейсмических и скважинных данных;

— разработка процедур экспорта-импорта геолого-геофизической наземной и скважинной информации в форматах, рекомендованных Petrotechnical Open Software Corp. (POSC) и в основном используемых большинством предприятий нефтегазовой отраслиразработка прикладных вычислительных процедур для комплексной интерпретации сейсмических и скважинных данных для построения модели залежи углеводородов и создание библиотеки прикладных программ;

— трехмерное моделирование распределения петрофизических, литофациальных и промысловых характеристик пластов на основе результатов интерпретации скважинной и сейсмической информации с учетом тектонических нарушенийразработка последовательности процедур моделирования (базы знаний) и воспроизведение их при поддержке модели залежи в актуальном состоянии;

разделение модели крупного месторождения на локальные модели совместно с базой данных и базой знаний.

Методика, исследований. Поставленные задачи по созданию четырехмерной модели залежи и протекающих в г ней временных процессов4 решались на основе использования, комплексных сейсмических и скважинных данных в единой информационно-аналитической среде с использованием вычислительных методов, применением информационных технологий и средств динамического видения при изучении и цифровом описании параметров залежей. Исследования по проблеме выполнялись при моделировании месторождений в различных нефтегазовых регионах с учетом результатов комплексной интерпретации сейсморазведки 2Т> и ЗБ, ГИС и промысловых данных.

Научная новизна.

Обоснована научная концепция информационно-аналитической системы четырехмерного многопараметрового моделирования залежи углеводородов по комплексу сейсмических и скважинных данных;

Разработано программно-алгоритмическое обеспечение постобработки и комплексной интерпретации сейсморазведочных и скважинных данных для построения пространственной модели залежи.

Развит аналитический инструментарий палеотектонического и палеоседиментационного анализа трехмерного сейсмического поля в четырехмерном пространстве для детального изучения коллекторов неструктурного типа.

Разработана схема разделения модели крупного месторождения на локальные модели совместно с базой данных и базой знаний с целью оперативного сопоставления модельных и реальных параметров залежи и определения различий.

Разработана технология подготовки и накопления последовательности процедур моделирования залежи (база знаний) и ее воспроизведения при сопровождении модели и передачи знаний моделирования на новые месторождения.

Защищаемые положения.

Созданная информационно-аналитическая система четырехмерного моделирования залежей углеводородов, позволяющая исследовать и интерпретировать большой объем сейсмических и скважинных данных, расположенных в единой базе месторождения, обеспечивает использование единой библиотеки вычислительных процедур интерпретации и взаимосвязанных смотровых пространств.

Разработанная технология подготовки и воспроизведенизз^г процедур моделирования (базы знаний) залежи углеводородов —= геолого-геофизических и скважинных данных позволяет игппл-с=—— моделирования на других геологических объектах.

Предложенная схема разделения модели крупного месторог>^ модели совместно с базой данных и базой знаний обеспечивает четырехмерного моделирования для детального изучения залежи.

Предложенная технология построения модели залежи с грг=п.

ФЕС, обеспечивает пространственный анализ нефтепромыс: обосновывает подсчет запасов.

Личный вклад. Автор диссертационной работы, начиная-: решением прямых и обратных динамических и кинематических за целью изучения скоростных зависимостей и параметров погло-£ среды. В течение длительного времени им также выполем совершенствование компьютерных технологии моделированЕЕПг комплекса данных сейсморазведки и других геофизических методо&-^.

Автор диссертации разрабатывал научную концеппр аналитической системы моделирования залежи углеводородов временных процессов на основе интегрированной интерпрета скважинных данных в четырехмерном пространстве. Им лично пых: по созданию концепции единой информационно-аналитической используется общая структурированная база геолого-геофизич&"=: данных описания залежи и структурированная библиотека вычислит залежи углеводородов, функционирующего в удобном русскоязьгаг последовательности: а основе комплекса овать знания (опыт) рдения на локальные.

•си^енение технологии личными значениями объектов иовых и с 1977 г. занимался гзсач сейсморазведки с т |.ения геологической ~ —душась разработка" и с использование го информационно-протекающих в них сейсмических и.

— олнены исследования? среды, в которой основе этой концепции под руководством автора и при непосрел^-была создана компьютерная технология четырехмерного моделир" широкое применение на производстве.

Практическая значимость. Важным практическим рез-з*.— созданной автором информационно-аналитической систе месторождений является возможность детального цифрового объемных геологических объектов и происходящих в них процесс по выявлению зон с выработанными и остаточными запасами, о (>< скважин.

Другим важным выходом диссертационной работы является обеспечения БУ-8е15Сео, реализующего технологию четырехме жих и промысловыхельных процедур. На ггвенном его участии гзания, которая нашла пьтатом применения л моделирования описания строения >в при решении задачнования размещения здание программного >ного моделирования юм пользовательском интерфейсе на персональных компьютерах и предназначенного для широкого круга специалистов на производстве и в науке.

Нефтяная секция ЦКР Министерства энергетики Российской Федерации постановила предоставить программное обеспечение DV для практического использования моделирования залежей углеводородов" в ведущих институтах и университетах страны (Протокол от 5 февраля 2003 г.).

ГКЗ Министерства природных ресурсов РФ одобрил методику и технологию компьютерного моделирования и подсчета запасов месторождений углеводородов, представленных в основном терригенными коллекторами, и рекомендовал проектным и сервисным организациям, нефтяным и газовым компаниям, проводящим моделирование и подсчет запасов, использовать отечественный программный комплекс DV для подготовки и представления соответствующих разделов отчетов по подсчету запасов в ГКЗ МПР России (Протокол от 03 декабря 2003 г.).

Четырехмерное моделирование залежей на Заседании НТС по твердым полезным ископаемым Министерства Природных ресурсов России рекомендовано к применению и использованию на производстве (Протокол от 25−26 декабря 2010 года).

Разработанная четырехмерная методика построения и анализа сейсмических и геологических моделей в единой информационной среде применялась на лицензионных участках: Чибьюкское, Мусюшорское (Коми), Патымско-Ингинское, Пальяновская, Восточно-Ингинское, Юганское, Ляминское, Красноленинское (Западная Сибирь), Восточный Челекен (Туркмения), Атырау (Казахстан), Украине, месторождениях в КНР и на других объектах.

Основные положения и результаты данной работы докладывались на НТС и заседаниях геологических секций нефтяных и газовых компаний НК «Роснефть», НК «ЛУКОЙЛ», ОАО «Сургутнефтегаз», НК «Северное Сияние», НК «Туркменнефть», «Науканефтегаз Украины», ПО «Укргеофизика», ОАО «Татнефть», ОАО «Хантымансийскгеофизика», Senopec, CNPC, Shell, Tigress, PGS.

Программный комплекс DV-SeisGeo технологии четырехмерного моделирования в единой информационной среде с успехом применяются на этапах поисков, разведки и эксплуатации месторождений в различных нефтегазоносных провинциях, отличающихся своими геолого-техническими условиями. Приведенный ниже список показывает географию практического использования программного обеспечения компьютерной технологии моделирования. k f i 4 f.

Г >

1 «s f.

Страна/город Компания.

Москва ООО «Геотехинформцентр».

Москва ОАО «Роснефть» (РН-телепорт).

Москва ООО «Ойл-Геоцентр».

Москва Московский филиал компании «ПетроАльянс».

Ижевск ОАО «УдмуртНИПИнефть».

Ижевск ООО «Комплексная тематическая экспедиция».

Когапым ООО «КогалымНИПИнефть».

Пермь ЗАО «НОВИК».

Пермь ООО «ПермНИПИнефть».

Пермь ОАО «Пермнефтегеофизика».

Пермь ООО «НАСТ».

Сургут ОАО «Сургутнефтегаз» (трест «Сургутнефтегеофизика»).

Тюмень ООО «Геология резервуара» (бывшая ЦАГГИ).

Тюмень ООО «ГНПЦ ПурГЕО».

Ханты-Мансийск ОАО «Хантымансийснефтегеофизика».

Украина HAK «Нафтогаз Украина».

Вьетнам СП «ВьетСовПетро».

Китай Нефтедобывающие компании SinoPec, CNPC и др.

Апробация работы. Результаты научных исследований автора по развитию информационной технологии моделирования месторождений углеводородов докладывались на следующих научно-технических конференциях:

Научно-методический Совет по геолого-геофизическим технологиям поисков и разведки твердых полезных ископаемых (НМС ГГТ) МНР России, С.-Петербург, 25−26 декабря 2010.

Международная Конференция «Нефть и Газ Туркменистана» TIOGE-2008 в Ашхабаде, ноябрь 2008 г. «Совместное развитие проекта „Хазар“ 2000;2007″. Материалы конференции TIOGE-2008. Стратегия развития нефтегазовых ресурсов Туркменистана и перспективы для международного сотрудничества. Сессия 3. Дальнейшая разведка и добыча углеводородов».

Научно-методический Совет по геолого-геофизическим технологиям поисков и разведки твердых полезных ископаемых (НМС ГГТ) МПР России, С.-Петербург, 13−14 декабря 2007.

Новые технические решения при геологическом моделировании месторождений нефти и газа на Восточном Каспии: Геленджик: тез. докл. на Международной конференции «Нефть и газ юга России, Чёрного, Азовского и Каспийского морей», 2007.

Научно-техническая конференция «ВСП и трехмерные системы наблюдений в сейсморазведке», М, ЦГЭ, 26−30 ноября 2006.

SEG, EAGE, EAGO international Conference & Exhibition 16 019 October 2006, Lenexpo, Saint Petersburg, Russia.

Разработки нефтегазовых месторождений. Международный технологический симпозиум, М. РАГС при Президенте РФ, 15−17 марта 2005.

Седьмая научно-практическая конференция «Пути реализации! нефтегазового потенциалаХМАО», Ханты-Мансийск, 2004.

Новые технологии: разработки нефтегазовых: месторождений" Труды" Международный технологический симпозиум, М. РАГС при Президенте РФ, 17−19 марта 2004;

Геофизическая: научно-практическая конференция: «Проблемы повышения эффективности применения геофизических исследований при поисках, разведке, разработке и эксплуатации месторождений нефти и газа в Западной Сибири», Тюмень, 1618 сентября, 2003 г.

Интенсификация добычи нефти и газа". Международный технологический симпозиум. Москва, 2003 г.

Европейская комиссия по транспорту и энергетике, 25−26 марта 2003 г.

Международная геофизическая конференция и выставка SEG — Salt Lake City -2003.

Международная геофизическая конференция и выставка ЕАГО, SEG, EAGE, РАЕН — Геофизика XXI века — прорыв в будущее. Москва-2003.

XXVI Губкинские чтения «Развитие нефтегазовой геологии — основа укрепления минерально-сырьевой базы» 20−21 ноября 2002; Москва.

Научно-практическая конференция «Инновационные технологии в области поисков, разведки и детального изучения месторождений нефти и газа», 20−22 мая 2002 г, Москва.

Четвертые геофизические чтения имВ.В. Федынского, 28.02−02.03 2002, Москва, Центр ГЕОН, 2002, с. 18.

Пятая научно-практическая конференция «Пути реализации нефтегазового потенциалаХМАО», 13−17 ноября 2001, Ханты-Мансийск, 2001.

Тюменская геолого-геофизической научно-практической конференции Тюмень ОЕАГО, 16−17 октября 2001, Тюмень, 2001.

Науково-практична конференщя з проблем розвггку геолого-розв1увальних i видобувних po6IT у Зах1ному periorn Украши. м.1вано-Франк1вськ, 1997.

Науково-практична конференщя «Стан, проблеми 1 перспективи розвитку нафтогазового комплексу зах1дного рег1ону Укра1ни», Льв1 В, 1995.

Науково-практична конференщя з проблем розвггку геолого-розв!увальних i видобувних po6IT у Захнюму perioHi Укранш. м.1вано-Франк1вськ, 1992.

10-ый Всесоюзный научно-технический семинар «Исх геофизических методов для решения инженерно-геологических ш задач. ВСЕГИНГЕО, 1989.

Вторая научная конференции аспирантов и молодых уче факультета МГУ. Москва. Секция Геофизика, 1988.

Вторая1 Всесоюзная, конференция «Проблемы прогноза, хп месторождений неметаллических полезных ископаемых», 25−27 1986.

Применение геофизических методов при гидрогеологичесгЕс геологических исследованиях и охране окружающей среды. Симфе] 1987,1987.

Геофизические методы в гидрогеологии и инженерной геологи-семинара Армянская ССР, Ереван, 8−10 Августа 1985.

Результаты опубликованы в 77 научных статьях в НТЖ и тезис^=.

Благодарности. Автор выражает искреннюю признательност консультации и ценные советы при работе над развитием технолг залежей углеводородов и программными системами — Кашику А. С1.

Билибину С.И., Бондареву В. И., Бадалову A.B., Бандову В. П., Габисс В. И., Ганженко A.C., Гутману И. С., Денисову С. Б., Дьяконовой Т.< Кирилловой А. Е., Кобрунову А. И., Лаврику A.C., [Петровскому.

Левянту В.Б., Степанюку В. П., Тарасову Б. Г., Чекуновой В. А., [Ф>< В.Л. и многим другим коллегам.

Автор хотел бы отметить поддержку и ценные советы награботы, заслуженного нефтяника, академика, доктора технических на Настоящая диссертация систематизирует и обобщает мно: автора. Материалы, которые приводятся в данной работе, получент^п под его непосредственном руководстве при работе в Ивано-Франковс= и газа и ОАО «Центральная геофизическая экспедиция» Минэнерго Объем и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. «Л страницах, включая 190 рисунков, 5 таблиц и список литературы из ^.

6.6 Вывод.

Детальная пространственная модель залежи позволяет корректно определять места заложения скважин и способствует значительному снижению общих затрат и финансовых рисков.

Программный пакет моделирования позволит компаниям применять компьютерную технологию многопараметрового моделирования в многомерном пространстве для построения и сопровождения постоянно-действующей цифровой геологической модели резервуара на основе вычислительных средств и базы знаний, накопленной при моделировании залежей углеводородов.

Разделение единой генерализованной геолого-технологической модели залежи на лицензионные участки, участки работы низовых добычных организаций, отдельных кустов бурения и передача ее с базой геолого-геофизических и промысловых данных, базой вычислительных процедур и параметров, процедур технологического процесса моделирования (база знаний) участковым геологам вместе с вычислительным пакетом DV-SeisGeo на Notebook позволит:

— анализировать геологическую и гидродинамическую модель локального участка, планирования ГТМ, обеспечить контроль параметров разработки, заложения новых эксплуатационных скважин и т. д.

— активно использовать геоасх=^"огическую и гидродинамическую модель на всех уровнях геологических служб: ос научно-технических центров моделирования до участковых геологов компаний.

Данный подход моделироващ^^^ж^зэс и сопровождения позволит вовлечь максимальное количество специалистов разного 1=эовня ответственности для решения различного рода задач, а значит работающих на общ^-^гю идею детального уточнения модели залежи.

Ключевыми особенностями^{юсрограммного} пакета для сопровождения модели является: возможности мнтеграттт^! геолого-технологических данных в единой вычислительной и информационной^— среде;

— использование компьютер"технологии обработки информации разных геологических дисциплин;

— создание динамических -^шьных образов геологического объекта для принятия решений;

— автоматический пересчет о^^еовой геологической модели при получении новых геолого-геофизических данных иг^еи при переинтерпретации ретро данных по ранее используемому графу обработки-^ ¦-эстерпретации.

Предложенные подходы ю структуре и использованию цифровой постоянно действующей геологической -«ту-пи различными службами «и концепция её сопровождения позволяют сделатсз— этап моделирования не эпизодическим, а реальным инструментом для повышения ые=-«^этеотдачи пластов, уменьшения финансовых рисков инвестиционных проектов. Вместг"£ тем постоянная актуализация геологической модели резко повысит в целом эффективи:<1="-<�ггь геологической службы и ответственность геологов за обоснованное принятие решенид>1—по эксплуатации месторождения.

Заключение

.

Использование четырехмерного многопараметрового моделирования позволит: повысить эффективность разработки нефтяных месторождений, ее проектирования, мониторинга и государственного контроля за запасами и разработкой;

— стандартизировать представление результатов моделирования в форме и форматах, соответствующих регламентным документам;

— повысить уровень профессиональной подготовки специалистов для нефтегазовой отрасли в высших учебных заведениях на основе доступных отечественных информационных технологий;

— расширить масштабы геолого-технологического моделирования и применения компьютерных технологий в нефтегазовом производстве.

Нарастающее развитие пространственной сейсморазведки, позволяет детально изучать не только строение геологической среды, но и техногенные процессы, возникающие в период разработки залежи.

Программное обеспечение технологии моделирования залежей используется:

— геофизиком с целью построения трехмерной сейсмогеологической модели залежи и подсчета запасов на основе комплексной интерпретации сейсморазведочных и скважинных данных;

— геологом с целью построения структурно-параметрической модели залежи на основе комплексной интерпретации сейсмических и скважинных данных и подсчета запасов;

— промысловым геологом с целью контроля разработки залежи нефти и газа на основе анализа геолого-промысловой информации;

— специалистами по лицензированию нефтеперспективных участков с целью оценки качества геолого-геофизических и промысловых данных и экономической информации для оценки инвестиций;

— экспертом ГКЗ для анализа результатов сейсморазведки УО/2Т>, результатов обработки и интерпретации данных ГИС, петрофизики и промысловых методов при подсчете запасов;

— экспертом ЦКР по анализу результатов построения геолого-технологической модели залежи углеводородов.

В итоге работы получены следующие основные результаты:

1. Разработана научная концепция единой информационно-аналитической системы четырехмерного многопараметрового моделирования залежи углеводородов на основе комплексного использования сейсмических и скважинных данных.

2. Создано математическое обеспечение DV-SeisGeo, реализующее концепцию информационно-аналитической системы четырехмерного многопараметрового моделирования залежи углеводородов на основе комплексного использования-сейсмических и скважинных данных для" персональных компьютеров и предназначенное для широкого круга специалистов на производстве и в науке.

3. Разработана технология, подготовки' и воспроизведения" последовательности процедур моделирования (базы знаний) залежи углеводородов на* основе комплекса геолого-геофизических и скважинных данных, которая позволяет использовать знания (опыт) моделирования на других геологических объектах.

4. Разработана схема разделения модели крупного месторождения на локальные модели совместно с базой данных и базой знаний обеспечивающая применение технологии четырехмерного моделирования для детального изучения залежи.

5. Предложена технология построения модели залежи с граничными значениями ФЕС, которая обеспечивает пространственный анализ нефтепромысловых объектов и обосновывает подсчет запасов.

6. аналитический инструментарий палеотектонического и палеоседиментационного анализа трехмерного сейсмического поля в четырехмерном пространстве для детального изучения коллекторов неструктурного типа.

7. Обосновано использование взаимосвязанных смотровых пространств для изучения многопараметровой модели залежи коллективом специалистов разного профессионального направления.

8. Разработан набор процедур обмена геолого-геофизической наземной и скважинной информации между системой моделирования и внешними источниками хранения в форматах, рекомендованных Petrotechnical Open Software Corp. (POSC) и используемых большинством предприятий нефтегазовой отрасли.

9. Разработана технология построения пространственных моделей распределения петрофизических, литофациальных и промысловых характеристик пластов на основе результатов интерпретации сейсмической и скважинной информации с учетом тектонических нарушений в единой информационно-аналитической среде.

10. Разработаны методические руководства, включающие прикладные аспекты применения технологии четырехмерного моделирования для построения пространственной сейсмогеологической и геологической модели залежи на основе комплексной интерпретации сейсморазведочных и скважинных данных, палеотектонического и седиментационного анализа модели залежи и сопровождения геологической модели.