Введение к работе
Актуальность
Построение геологических и гидродинамических моделей является инструментом разведки, разработки и эксплуатации месторождений нефти и газа. В настоящее время признана проблема несоответствия геологических и гидродинамических моделей месторождений реальным объектам. Основа петрофизического наполнения цифровых моделей залежей (статические и динамические характеристики коллекторов) – результаты интерпретации данных комплекса геофизических исследований скважин (ГИС). Недостатки эмпирических методик интерпретации данных ГИС обуславливают трудности определения фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) сложных полиминеральных коллекторов.
Для построения достоверных и надежных цифровых моделей, контроля технического состояния скважин актуальность и злободневность приобрели задачи моделирования объемной плотности пород в разведочных скважинах и заколонной среды – в эксплуатационных, восстановления акустических характеристик разрезов, а также определения динамических свойств (эффективная пористость, фазовые проницаемости по нефти/газу и воде) гранулярных коллекторов с учетом их неоднородности по структуре, минеральному и флюидному составу. Для этого требуется разработка методик и моделей и реализация алгоритмов расчета эффективной пористости, интервального времени, объемной плотности, относительных фазовых проницаемостей по нефти и воде, капиллярных давлений и пр.
Цель работы
Разработка алгоритмов моделирования объемной плотности горной породы и заколонной среды, петрофизических моделей акустической жесткости, динамических характеристик коллекторов на основе принципов адаптивности и петрофизической инвариантности, оценка достоверности разработанных методик и алгоритмов.
Основные задачи работы
-
Изучение петрофизических моделей эффективной пористости и нефтегазонасыщенности и их связей с динамическими свойствами коллекторов нефти и газа.
-
Моделирование диаграмм гамма-гамма плотностного (ГГМ-П) и акустического (АМ) методов в разведочной скважине при их отсутствии в комплексе ГИС на основе принципа петрофизической инвариантности коллекторов.
-
Решение прямой задачи гамма-гамма-метода (ГГМ) в обсаженной скважине (гамма-гамма-цементометрия) на основе адаптивной интерпретационной модели и оценка метрологических характеристик современной многоканальной аппаратуры гамма-гамма-цементометрии (ГГМ-Ц).
-
Разработка адаптивной методики интерпретации данных ГГМ-Ц и ее программная реализация.
-
Изучение и анализ моделей капиллярных давлений и относительных фазовых проницаемостей (ОФП). Разработка алгоритмов расчета нефтегазонасыщения в переходной зоне и определения ОФП по данным ГИС.
-
Изучение точностных характеристик алгоритмов адаптивной интерпретации данных ГИС и определения динамических свойств коллекторов, моделей акустической жесткости в сравнении с традиционными методиками путем имитационного моделирования методом Монте-Карло.
Изучаемый объект, методы исследований
Объектами исследований являются сложные гранулярные полиминеральные коллекторы нефти и газа Европейского Севера РФ, Каспийского региона, Западной и Восточной Сибири, Ближнего Востока, Северной Америки и качество цементирования скважин.
Методы исследований:
-
петрофизическое моделирование на представительных коллекциях образцов керна;
-
обработка и интерпретация данных комплекса ГИС;
-
имитационное моделирование интерпретирующих алгоритмов с целью изучения их точностных характеристик (метод Монте-Карло).
Для математической обработки данных использованы профессиональные пакеты MatLab, Excel, Statistica; расчет динамических и упругих параметров коллекторов нефти и газа проведен в программных комплексах «PowerLog» (Fugro-Jason), «Камертон» (РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина).
Научная новизна
-
На основе принципа петрофизической инвариантности разработана методика расчета акустической жесткости пород по данным стандартного комплекса ГИС при отсутствии данных АМ и ГГМ-П.
-
Разработана адаптивная методика интерпретации данных гамма-гамма-цементометрии с учетом метрологических характеристик современных многоканальных приборов ГГМ-Ц.
-
Изучены модели капиллярных кривых и относительных фазовых проницаемостей, отличающиеся от ранее предложенных интенсивной корреляцией управляющих параметров моделей с фильтрационно-емкостными свойствами.
-
Впервые при помощи имитационного моделирования методом Монте-Карло проведена оценка достоверности адаптивных и традиционных алгоритмов расчета динамических свойств коллекторов, моделирования диаграмм АМ и ГГМ-П по данным ГИС.
Основные защищаемые научные положения и результаты
-
Использование петрофизического инварианта как интерпретационного параметра методов ГИС позволяет проводить моделирование акустической жесткости по данным методов стандартного комплекса при отсутствии данных АМ и ГГМ-П.
-
Разработан алгоритм адаптивной интерпретации данных гамма-гамма-цементометрии и выполнена его программная реализация с учетом метрологических характеристик современной многоканальной аппаратуры ГГМ-Ц.
-
Определение динамических параметров коллекторов нефти и газа по данным ГИС позволяет моделировать кривые капиллярных давлений, распределение нефти в переходной зоне для целей цифрового геологического моделирования месторождений и определять долю нефти в притоке – для гидродинамического.
-
Оригинальные алгоритмы прогноза насыщения коллекторов и положения флюидальных контактов по данным ГИС с использованием моделей капиллярных давлений и ОФП опробованы на фактических материалах.
-
Путем имитационного моделирования методом Монте-Карло проведен расчет общих и парциальных относительных погрешностей определения эффективной пористости и нефтегазонасыщенности коллекторов, а также разработанных алгоритмов оценки акустической жесткости, нефтегазонасыщения по модели капиллярного давления в сравнении с традиционными.
Личный вклад автора
Диссертант выполнил петрофизическое моделирование гранулярных коллекторов с полиминеральным составом скелета и глинистого цемента на представительном фактическом материале. Провел имитационное моделирование интерпретирующих алгоритмов для сравнения достоверности адаптивных и традиционных методик интерпретации данных ГИС.
Предложил методику моделирования диаграмм АМ и ГГМ-П на основе адаптивной интерпретации данных стандартного комплекса ГИС.
Определил метрологические характеристики современной аппаратуры ГГМ-Ц, провел моделирование дефектов цементирования скважин, разработал алгоритм адаптивной интерпретации данных ГГМ-Ц применительно к современной многоканальной аппаратуре.
При непосредственном участии автора разработаны модели капиллярных кривых и относительных фазовых проницаемостей, а также алгоритмы расчета распределения нефти в переходной зоне и ОФП по данным ГИС.
На представительном фактическом материале диссертант реализовал алгоритмы определения эффективной пористости по данным стандартного комплекса ГИС, а также эффективной нефтенасыщенности по адаптивной интерпретации данных метода сопротивлений.
Практическая значимость
Разработанная методика моделирования данных АМ и ГГМ-П позволяет эффективно восстанавливать диаграммы этих методов по данным других методов ГИС и используется при инверсии сейсмических данных и построении геоакустических разрезов (расчета синтетических сейсмотрасс) для создания цифровых геологических моделей месторождений.
Адаптивная методика интерпретации данных ГГМ-Ц позволяет идентифицировать дефекты цементирования для принятия решений о проведении изоляционных работ, что увеличивает срок и эффективность эксплуатации скважин. Разработка методики велась при поддержке гранта Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере. Результаты работ переданы ООО «Интерконтакт Наука», а также в Фонд «Институт Физической Диагностики и Моделирования» для использования в практической деятельности.
Методики моделирования ОФП, определения состава притока, моделирования насыщения в переходной зоне использованы при построении геологической и гидродинамической моделей одного из месторождений Ближнего Востока (компания Тоталь), в отчете о результатах поисковых работ на арктическом шельфе Северной Америки (бассейн Бристол Бей, Аляска), в работах ИПНГ РАН по расчету объемной сжимаемости пород с учетом остаточной водонасыщенности для обоснования различных технологий разработки месторождений. Капиллярометрическая модель использована в работах по расчету нефтенасыщения для компании ТНК-BP.
Апробация результатов
Результаты диссертации используются в учебном процессе кафедры ГИС в курсе «Теория методов ГИС», включены в монографию «Изучение коллекторов нефти и газа по результатам адаптивной интерпретации геофизических исследований скважин» (Д.А.Кожевников, К.В.Коваленко, 2012).
Основные результаты работы доложены автором более чем на сорока международных научных конференциях и освещены в шестидесяти публикациях. Основные конференции: 73rd EAGE Conference & Exhibition incorporating SPE EUROPEC 2011, Вена, Австрия; 2011 SPE Arctic and Extreme Environments Conference, Москва; GEO 2012 10th Middle East Geoscience Conference and Exhibition (AAPG, EAGE and SEG), Бахрейн; AAPG International Conference & Exhibition: Following Da Vinci’s Footsteps to Future Energy Resources – Innovations from Outcrops to Assets, Милан, Италия, 2011; XIX Губкинские чтения «Инновационное развитие нефтяной и газовой промышленности России - наука и образование», Москва, 2011; Юбилейная международная конференция «Промысловая геофизика в 21-м веке. Геоинформационное обеспечение технологий увеличения ресурсной базы углеводородного сырья», Москва, 2011; Юбилейная международная конференция «Петрофизика: современное состояние, проблемы, перспективы», посвященная 100-летию со дня рождения проф. В.Н. Кобрановой, Москва, 2010; Всероссийская научно-практическая конференция «Состояние и перспективы развития ядерно-магнитных методов исследований нефтегазовых и рудных скважин, каменного материала и флюидов» «Ядерная Геофизика - 2011», Тверь, 2011; I Российский Нефтяной Конгресс, Москва, 2011; X Международная конференция «Геоинформатика: теоретические и прикладные аспекты», Киев, 2011; XI и XII международные научно-практические конференции «Геомодель», Геленджик, 2009 и 2010; II и III международные студенческие научно-практические конференции «Нефтегазовые горизонты», Москва, 2010 и 2011 и др.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 19 основных работ, из них 8 статей в журналах списка ВАК, остальные в трудах отечественных и зарубежных изданий и конференций (в том числе 7 англоязычных; 7 с международным индексом цитирования).
Структура и объем диссертации
