Моделирование геолого-геофизических параметров. Двухмерное моделирование
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Геология
Издательство:
Инфра-Инженерия
Авторы:
Александров Вадим Михайлович, Белкина Валентина Александровна, Санькова Наталья Владимировна, Мазуркевич Варвара Владимировна
Год издания: 2023
Кол-во страниц: 236
Дополнительно
Вид издания:
Учебник
Уровень образования:
ВО - Магистратура
ISBN: 978-5-9729-1376-3
Артикул: 814963.01.99
Приведены основные методы геологического моделирования, даны определения геологических моделей с соответствующими пояснениями и примерами. Рассмотрены основные виды геологических моделей для разных ситуаций с различными наборами данных. Приводятся примеры построения геологических моделей по конкретным месторождениям. Учебник предназначен для научных работников, преподавателей, аспирантов, магистров и студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям: 21.05.02 «Прикладная геология», 21.04.01 «Нефтегазовое дело», 09.04.02 «Информационные системы и технологии», и аспирантов, обучающихся по направлению 05.06.01 «Науки о Земле», а также инженерно-технических работников, желающих самостоятельно изучить основы обработки и интерпретации первичной геолого-геофизической информации, двухмерного и трёхмерного моделирования.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Магистратура
- 09.04.02: Информационные системы и технологии
- 21.04.01: Нефтегазовое дело
- ВО - Специалитет
- 21.05.02: Прикладная геология
- Аспирантура
- 05.06.01: Науки о земле
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
҆҈ѹѺ҅ѿҊ҈ѵѳ҇ѿѺ ѶѺ҈҅҈Ѷ҈-ѶѺ҈ҏѿѾѿґѺҋ҃ѿҐ ҉ѳҊѳ҆ѺҌҊ҈ѵ ѹѵҍҐ҆ѺҊ҇҈Ѻ҆҈ѹѺ҅ѿҊ҈ѵѳ҇ѿѺ ҖՅՆՊՑԷՄՅҪՎԷԱՄՅ-ՃԷՉՅԶԼՎԷՈՀԼՃՅԱՔԷԶԼՄԷՄԼԷՃ ԲՊԻՅԲҧՅՈՈԼԽՈՀՅԽҬԷԶԷՇՏԼԼՆՅՄԷՌՉԷԳԻՅԲՅՃՊՅԱՇԻՅԲՄԼ՟ ԲՀՎԷՈՉԲԷՊՎԷԱՄԼՀԶՂՠՈՉՊԶԷՄՉՅԲ٦ՃԳԼՈՉՇՅԲԼՈՆԼՇՄՉՅԲ ԲՕՈՐԼՍՊՎԷԱՄՕՍԻԲԷԶԷՄԼԽ٦ՅԱՊՎ՟ՑԼՍՈՠՆՅՄՆՇԲՂԷՄԼ՟ ש٫שׯ٫שתڏҤՊՀԼՅқԷՃՂԷڐ٦ת٫ש٫שڏҦՇԼՀՂԶՄՠԳԷՅՂՅԳԼՠڐ٦ ת٫ש٫שתڏҤԷՌՉԷԳԻՅԲՅԷԶԷՂՅڐ٦ שײ٫ש٫שڏҜՄՌՅՇՃՏԼՅՄՄՕԷՈԼՈՉԷՃՕԼՉԷՍՄՅՂՅԳԼԼڐ ҆ԩԬԤԖԔѵԩԦԩԗԚԔ ٴѿԨԫԔ-ѿԨԞԛԨԛԫԠՄٵ 2023
УДК 550.8.07 ББК 26.3 М74 А в т о р ы : Александров В. М., Белкина В. А., Санькова Н. В., Мазуркевич В. В. Р е ц е н з е н т ы : кандидат педагогических наук, доцент Г. В. Прозорова; доктор геолого-минералогических наук А. А. Дорошенко М74 Моделирование геолого-геофизических параметров. Двухмерное моделирование : учебник / В. М. Александров, В. А. Белкина, Н. В. Санькова, В. В. Мазуркевич. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. – 236 с. : ил., табл. ISBN 978-5-9729-1376-3 Приведены основные методы геологического моделирования, даны определения геологических моделей с соответствующими пояснениями и примерами. Рассмотрены основные виды геологических моделей для разных ситуаций с различными наборами данных. Приводятся примеры построения геологических моделей по конкретным месторождениям. Учебник предназначен для научных работников, преподавателей, аспирантов, магистров и студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям: 21.05.02 «Прикладная геология», 21.04.01 «Нефтегазовое дело», 09.04.02 «Информационные системы и технологии», и аспирантов, обучающихся по направлению 05.06.01 «Науки о Земле», а также инженерно-технических работников, желающих самостоятельно изучить основы обработки и интерпретации первичной геолого-геофизической информации, двухмерного и трёхмерного моделирования. УДК 550.8.07 ББК 26.3 ISBN 978-5-9729-1376-3 © Александров В. М., Белкина В. А., Санькова Н. В., Мазуркевич В. В., 2023 © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 2
ҋ҈ѹѺҊѽѳ҇ѿѺ СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ .................................................5 ВВЕДЕНИЕ ....................................................................................................................................8 1. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ. ПОНЯТИЕ И ВИДЫ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ....................................................................................................................................10 1.1. Общие замечания ..............................................................................................................10 1.2. Размерность моделей ........................................................................................................20 1.3. Виды геологических моделей ..........................................................................................21 1.4. Этапы создания геологической модели ..........................................................................23 1.4.1. Представление модели ..............................................................................................24 1.4.2. Основные этапы построения геологической модели .............................................25 Список использованной литературы .....................................................................................28 2. СБОР, АНАЛИЗ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ...................................................................30 2.1. Основные определения и понятия ..................................................................................30 2.2. Виды исходных данных и источники их получения .....................................................38 2.3. Перечень исходных данных для создания геологической модели ..............................44 2.4. Оценка качества исходных данных ................................................................................47 Список использованной литературы .....................................................................................48 3. КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ...........................................................................................50 3.1. Общие положения .............................................................................................................50 3.2. Корреляция разрезов скважин .........................................................................................56 3.3. Концептуальная седиментационная модель ..................................................................61 3.4. Концептуальная тектоническая модель..........................................................................70 Список использованной литературы .....................................................................................89 4. ПОСТРОЕНИЕ ДВУХМЕРНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ...................................91 4.1. Предварительные замечания ...........................................................................................91 4.2. Методы интерполяции .....................................................................................................99 4.2.1. Алгоритмы локальной интерполяции ....................................................................104 4.2.2. Метод среднего арифметического .........................................................................105 4.2.3. Метод средневзвешенного ......................................................................................106 4.2.4. Метод обратных расстояний ..................................................................................107 4.2.5. Метод кросс-валидации (cross-validation) .............................................................107 4.2.6. Метод Криге (Krige) ................................................................................................109 4.3. Основные понятия геостатистики .................................................................................109 4.4. Изучение геометрии залежи ..........................................................................................121 4.4.1. Методика моделирования структурных поверхностей методом схождения ...........................................................................................................123 4.4.2. Методика моделирования структурных поверхностей c использованием базовой поверхности как тренда ......................................................................................128 4.4.3. Методики моделирования поверхностей межфлюидных контактов .................131 3
4.5. Моделирование внутреннего строения пласта ............................................................149 4.5.1. Алгоритмы построения карт эффективных толщин и карт песчанистости .......150 4.5.2. Алгоритмы построения карт эффективных нефтенасыщенных и газонасыщенных толщин ...............................................................................................154 4.5.3. Построение карт эффективных нефтенасыщенных (газонасыщенных) толщин с использованием априорной информации .......................................................155 4.6. Моделирование фильтрационно-ёмкостных свойств геологических объектов .......158 4.6.1. Алгоритмы построения цифровых моделей открытой пористости ....................158 4.6.2. Алгоритмы построения цифровых моделей открытой пористости с косвенной информацией ................................................................................................164 4.6.3. Алгоритмы построения цифровых моделей проницаемости ..............................169 4.7. Построение карты линейных запасов нефти и подсчёт запасов нефти .....................177 Список использованной литературы ...................................................................................181 5. ОЦЕНКА ГЕОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ И НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЕЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ..............................................................................................184 5.1. Общие замечания ............................................................................................................184 5.2. Оценка коэффициента геологического риска или успеха. Возможность его учета при оценке ресурсов и запасов УВ на стадии ГРР ....................185 5.3. Вероятностная оценка запасов УВ на поздних стадиях разведки и освоения месторождения (перед вводом его в разработку) ...............................................................193 5.3.1. Алгоритм оценки неопределенностей геологических параметров .....................199 5.3.2. Анализ структурных неопределенностей объекта ...............................................201 5.3.3. Анализ неопределенностей эффективных нефтенасыщенных толщин объекта ..................................................................................................................201 5.3.4. Анализ контактных зон объекта .............................................................................203 5.3.5. Этапность вовлечения объекта в разработку ........................................................203 5.3.6. Анализ фактических данных и оценка подтверждения геологической модели объекта ..................................................................................................................208 5.4. Пример анализа достоверности существующих геологических моделей залежи пласта Ач33, использованных при оценке начальных геологических запасов углеводородов и апробированных в ГКЗ РФ ........................................................209 5.5. Построение концептуальной геологической модели ачимовских отложений .........213 5.6. Возможные концептуальные геологические модели залежи в продуктивных отложениях пласта Ач33 ...........................................................................219 5.7. Вероятностная оценка углеводородного потенциала ачимовских отложений пласта Ач33 .............................................................................................................................222 5.8. Выводы и рекомендации по минимизации геологических рисков ............................224 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ .....................................................................225 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ..................................................................229 4
ҋ҉ѿҋ҈҃ҍҋ҅҈ѵ҇ҘҐ҈Ѵ҈Ѿ҇ѳґѺ҇ѿҀ ѿҋ҈҃ҊѳҔѺ҇ѿҀ 1D одномерный 2D двухмерный 3D трехмерный AAPG Американская ассоциация геологов нефтяников AIF средняя мгновенная частота Įпс величина относительной амплитуды потенциала самополяризации ǻIгк двойной разностный параметр гамма-каротажа Qгеол геологические запасы нефти Qизвл извлекаемые запасы нефти Qлин карта показателя линейного нефте(газо)насыщенного эффективного объема Нгл толщина глинистой перемычки hocейс карта общих толщин между кровлей коллектора и кровлей отражающего горизонта hкров структурная карта кровли hкровкол карта кровли пород-коллекторов hоб общая толщина hобнн общая толщина нефтенасыщенной части пласта hобчнз общая толщина нефтенасыщенной части пласта в чисто нефтяной зоне hобвся общая толщина нефтенасыщенной части пласта во всей зоне нефтеносности hпод структурная карта подошвы hподкол карта подошвы пород-коллекторов hэф эффективная толщина hэфнг эффективная газонасыщенная толщина hэфнн эффективная нефтенасыщенная толщина kв коэффициент водонасыщенности kво коэффициент отстаточной водонасыщенности kгн коэффициент начальной газонасыщенности kнг коэффициент нефтегазонасыщенности kнн коэффициент начальной нефтенасыщенности 5
kп коэффициент пористости kпес коэффициент песчанистости kпо коэффициент открытой пористости kпр коэффициент проницаемости kпэф коэффициент эффективной пористости kрасч коэффициент расчлененности MPA максимальная амплитуда GIS genetic increment of strata GSS genetic sequence of strata MPS метод многоточечной статистики NTG куб песчанистости Рк капиллярное давление r коэффициент корреляции R2 коэффициент детерминации S2ост остаточная дисперсия S2пор пороговая дисперсия SIS последовательное гауссово моделирование Sост среднеквадратичное отклонение TGS усеченное гауссово моделирование TI обучающее изображение V пластовые скорости а. о. абсолютная отметка АК акустический каротаж АОВНК а. о. водонефтяного контакта АОкрв а. о. кровли водонасыщенного коллектора БК боковой каротаж ВНК водонефтяной контакт ВНЗ водонефтяная зона ГВК газоводяной контакт ГГКп гамма-гамма каротаж плотностной ГДИС гидродинамические исследования скважин ГИС геофизические исследования скважин ГК гамма-каротаж ГМ геологическая модель ГНК газонефтяной контакт ГРП гидравлический разрыв пласта ГРР геологоразведочные работы ГСР геолого-статистический разрез 6
ГТМ геолого-технологические мероприятия ДМ детерминистские методы ДНМ дискретно-непрерывные модели ИК индукционный каротаж КГП карты геологических параметров КИН коэффициент извлечения нефти КСА карты сейсмических атрибутов КС кажущееся сопротивление ЛФМ литолого-фациальная модель МБК микробоковой каротаж МГ методы геостатистики МК метод Криге МНК метод наименьших квадратов МОГТ метод общей глубинной точки НГК нейтронный гамма-каротаж ОГ отражающий горизонт ОТКВ фации основного тела конуса выноса ОФП относительная фазовая проницаемость ПДГТМ постоянно действующая геолого-технологическая модель ПЗКВ фации периферийной зоны конуса выноса ПО программное обеспечение ПК персональный компьютер ПС метод потенциалов собственной поляризации РИГИС результаты интерпретации ГИС РОП фации русел обломочных потоков СГК спектральный гамма-каротаж Скв. скважина ТЭО технико-экономическое обоснование УВ углеводороды УВС углеводородное сырье УПК фация устья подводящего канала УЭС удельное электрическое сопротивление ФЕС фильтрационно-емкостные свойства ХМАО Ханты-Мансийский автономный округ ЧНЗ чисто нефтяная зона ЯНАО Ямало-Ненецкий автономный округ 7
ѵѵѺѹѺ҇ѿѺ В последнюю четверть века произошло коренное изменение методов изучения геологических объектов. Изменения столь велики, что коснулись практически всех отраслей геологической науки. Традиционная ориентация геологов на полевой характер работ является справедливой только для небольшой части специалистов. Современный геолог, как правило, – это специалист, владеющий методами геологического моделирования. Для эффективной работы необходимо глубокое понимание возможностей программного обеспечения, включающего современные программные комплексы по ведению баз данных, моделированию геологического строения и разработки залежей углеводородов. Все большую роль в геологии играют специалисты с математическим мышлением. Существующая система обучения геологов ориентирована на подготовку специалистов традиционных специальностей без углубленной математической подготовки. Содержательная часть соответствующих курсов остается неизменной уже несколько десятков лет. Между тем трудно не заметить, что в геологических дисциплинах произошли значительные изменения. Появились новые научные дисциплины, такие как электронная картография, компьютерные методы обработки сейсмических материалов, интерпретация промысловой геофизики, моделирование геологического строения и разработки залежей углеводородов. Для понимания сути проводимых расчетов, выполняемых в программе, недостаточно математических знаний, которые даются в вузах на геологических специальностях. Слепая ориентировка на готовое программное обеспечение отучает геолога размышлять над фактическим материалом, приводит к непониманию физической сущности применяемых алгоритмов. В конечном счете такое положение дел приводит к превращению геологов в простых пользователей информации. В данном учебнике приводится современная методология геологического моделирования, т. е. показывается то, что обычно называют «ноу-хау» и что является тайной за семью печатями. Наиболее важным и емким понятием всей современной геологии является понятие геологического моделирования. Под геологическим моделированием следует понимать способ представления геологического строения объекта, его геометрии, стратиграфии, литолого-фациальной характеристики пластов-коллекторов, изменения их эффективных толщин и коллекторских свойств – пористости и проницаемости по площади и разрезу, газонефтенасыщенности отдельных пропластков, гидрогеологической характеристики, величины запасов нефти и газа. За последнее десять-пятнадцать лет трёхмерное моделирование стало неотъемлемой частью производственного процесса в нефтегазовых компа- 8
ниях, в связи с чем растет спрос на специалистов, обладающих соответствующими навыками. Большое число инновационных методов и алгоритмов появилось в области двухмерного моделирования. Статические геологические модели месторождений в настоящее время являются основой для подсчета запасов углеводородов, проектирования скважин и моделирования фильтрации флюидов в породах-коллекторах месторождения (гидродинамическая модель). Гидродинамические модели в свою очередь являются основой проектирования и управления разработкой залежей и месторождений и обоснования коэффициентов извлечения УВ. Геологическая модель строится на основе прямой, косвенной и априорной информации. Прямую информацию о строении и свойствах пласта можно получить только по скважинным данным (в первую очередь при исследовании керна), которые охватывают незначительно малую часть залежи. Соответственно представление об остальной части месторождения может быть получено только на предположениях об обстановке осадконакопления по результатам седиментационного анализа керна, а также набора косвенных данных, полученных дистанционными методами исследований (сейсмические атрибуты и др.). Современные методы геологического моделирования позволяют оценить и учесть в модели неопределенности, обусловленные недостатком знаний о строении и свойствах пласта. При оценке неопределённостей геологических моделей используются методы геостатистики. Построение и практическое использование моделей необходимо на всех стадиях изучения, начиная от процесса поиска и разведки нефтяных и газовых месторождений и заканчивая выработкой остаточных запасов. При этом модель выполняет функцию интеграции геологических и технологических знаний об объекте. Геологическая модель включает в себя различные зависимости, карты, схемы корреляции, трехмерные модели ФЕС и др. В результате изучения предлагаемого учебника и дисциплин «Компьютерные технологии решения геологических задач» и «Геологическое 3D моделирование» обучающиеся должны овладеть современными методами создания адекватных моделей, программными компьютерными комплексами геологического моделирования залежей УВ, навыками построения геологических 2D и 3D моделей с привлечением всей имеющейся априорной и косвенной информации, контроля и анализа точности построенной геологической модели. 9
1. ѶѺ҈҅҈ѶѿґѺҋ҃ѳң҆҈ѹѺ҅Җِ ҉҈҇ңҌѿѺѿѵѿѹҘ ѶѺ҈҅҈ѶѿґѺҋ҃ѿҐ҆҈ѹѺ҅ѺҀ 1.1. ҈ԕԵԠԛԟԔԧԛԲԔԨԠՄ Понятие геологической модели до настоящего времени не формализовано. Информационные составляющие модели, по мнению А.В. Шпильмана, часто отражают лишь современное состояние геологической науки, ее технических средств и возможности дистанционных методов. Понятия и термины «модель», «моделирование» в последнее время в геологии применяются очень широко и в различных контекстах. Моделями стали называть практически любые построения, схемы и даже гипотезы. Геология как наука занимается изучением природных объектов. Объект исследуется на предмет выявления тех или иных свойств (строения, состава), характеризующих данный объект, определяются их значения, полезность и прочее. С целью понимания сути (или сущности) объекта создаются модели или применяется так называемый прием моделирования. Модель создается с целью поиска ответов на те или иные вопросы, т. е. моделирование есть научный способ получения новой информации. В конечном счете, модель – это образ любой природы (предметный, мысленный, текстовый, графический и т. п.) какого-либо объекта (процесса, явления), призванный его представлять [1]. Модель создается для отображения реальных объектов, чтобы описать определенные их свойства. Формализация – как отражение содержания модели и интерпретация – как перенос результатов моделирования на объект исследования имеют решающее значение для получения новых знаний об объекте моделирования (Рис. 1.1). ҊԠԬِ 1.1. ҋԱԛԧԔԠԟԮԲԛԨԠՄԪԫԠԫԩԚԨԹԱԩԕԸԛԤԭԩԖ ԧԛԭԩԚԔԧԠԧԩԚԛԦԠԫԩԖԔԨԠՄ 10