Введение к работе
Актуальность работы
Цифровые трехмерные геолого-технологические модели являются инструментом разведки, контроля и управления разработкой месторождений нефти и газа. На их основе осуществляются оценка геологических и извлекаемых запасов и полноты их выработки, проектирование мест расположения скважин, прогноз технологических показателей, энергетического состояния залежи, обосновывается оптимальная стратегия освоения ресурсов углеводородов.
Потенциальная продуктивность скважин достигается, когда в процессе заканчивания скважины и во время ее эксплуатации не происходит ухудшения фильтрационных свойств. Однако поражение пласта происходит на всех этапах его вскрытия и освоения, что обуславливает необходимость учета причин и характера изменения свойств коллекторов при проектировании разработки залежи с целью увеличения продуктивности скважин.
Проектирование разработки месторождений нефти и газа опирается на результаты моделирования залежей. Традиционно для их построения применяются статические свойства коллекторов (общая пористость и абсолютная проницаемость), которые не характеризуют фильтрационные процессы в пласте.
Для повышения точности проектирования системы выработки запасов углеводородов требуется определение характеристик, отражающих особенности фильтрации флюидов в процессе разработки месторождений, поэтому актуальна разработка методик, моделей и алгоритмов расчета фильтрационно-емкостных свойств (эффективной пористости, эффективных и относительных фазовых проницаемостей), капиллярных давлений, удельной продуктивности скважин во времени.
Цель работы
Повышение информативности данных для построения и обновления моделей залежей нефти и газа с использованием эффективной пористости как средства изучения динамики свойств пласта-коллектора в процессе разработки.
Основные задачи работы
-
Определение фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) коллекторов (общая и эффективная пористость, абсолютная и эффективные проницаемости) неокомских отложений Западной Сибири по данным ГИС и петрофизических исследований керна.
-
Разработка моделей капиллярных давлений и функций относительных фазовых проницаемостей (ОФП) по нефти и воде для расчета нефтенасыщенности в переходной зоне нефтяных залежей и алгоритмов определения ОФП по данным ГИС и петрофизических исследований керна с использованием эффективной пористости.
-
Изучение динамики ФЕС коллекторов неокомских отложений Западной Сибири в процессе эксплуатации залежей вследствие влияния техногенных изменений пласта по данным промысловой геофизики и петрофизических исследований керна.
-
Оценка влияния динамики эффективной пористости и ОФП на изменение продуктивности скважин при длительной эксплуатации нефтяных залежей.
-
Определение точностных характеристик разработанных алгоритмов интерпретации геолого-геофизических данных и оценки динамических параметров моделей залежей на основе имитационного моделирования методом Монте-Карло.
-
Построение модели одного из нефтяных месторождений Западной Сибири с прогнозом динамических свойств коллекторов для проектирования мест расположения скважин.
Изучаемый объект, методы исследований
Объектами исследований являются гранулярные полиминеральные нефтенасыщенные коллекторы неокомских отложений Западной Сибири. Методы исследований:
-
петрофизические исследования образцов горных пород;
-
петрофизическое моделирование на коллекциях образцов керна;
-
количественная обработка и интерпретация данных ГИС;
-
цифровое геолого-технологическое моделирование нефтяной залежи;
-
анализ изменений ФЕС коллекторов при разработке нефтяной залежи;
-
имитационное моделирование (метод Монте-Карло) с целью изучения точностных характеристик алгоритмов интерпретации геолого-геофизических данных.
Для математической обработки данных использованы профессиональные пакеты программ Excel, Statistica, MatLab; интерпретация данных ГИС проведена в программных комплексах PowerBench (CGG), TechLog (Schlumberger), Jazzer. Построение цифровой геологической модели реализовано в программной среде Petrel (Schlumberger).
Научная новизна
-
По результатам повторных замеров методами ГИС и петрофизических исследований керна выявлена динамика общей и эффективной пористости, остаточной водонасыщенности, абсолютной, эффективных и относительных фазовых проницаемостей по нефти и воде в процессе разработки неокомских залежей нефти Западной Сибири.
-
Разработана методика прогноза удельных продуктивностей по нефти и воде и их динамики при эксплуатации нефтяной залежи по величинам эффективной пористости и ОФП коллекторов, определяемых по данным ГИС и петрофизических исследований керна.
-
Впервые при помощи имитационного моделирования методом Монте-Карло проведена оценка точностных характеристик алгоритмов определения динамических свойств коллекторов.
Основные защищаемые научные положения и результаты
-
Использование эффективной пористости позволяет прогнозировать динамику эффективных проницаемостей и функций ОФП по нефти и воде, а также удельной продуктивности при разработке месторождения в каждой ячейке геолого-технологической модели.
-
Совместное использование методик оценки удельных продуктивностей и ОФП при учете динамических свойств коллекторов обеспечивает прогноз дебитов и начальной обводненности продукции, который подтвержден результатами
испытаний скважин.
-
Определение динамических свойств пластов-коллекторов сопровождается количественной оценкой погрешностей алгоритмов интерпретации геолого-геофизической информации.
-
Геолого-технологическое моделирование залежи с учетом динамических свойств коллекторов позволяет повысить эффективность выработки запасов нефти и газа.
Личный вклад автора
Исследована динамика ФЕС коллекторов в процессе разработки одной из неокомских нефтяных залежей Западной Сибири. При непосредственном участии автора разработаны модели капиллярных давлений и функций ОФП по нефти и воде, алгоритмы расчета распределения нефти в переходной зоне и ОФП по данным геолого-геофизических исследований на каждом кванте глубины. Автором предложена методика оценки удельных продуктивностей гранулярных коллекторов в каждой ячейке модели залежи на основе эффективной пористости и промыслово-геофизических данных.
Выполнено петрофизическое моделирование гранулярных коллекторов с полиминеральным составом скелета и глинистого цемента, реализованы алгоритмы определения эффективной пористости по данным стандартного комплекса ГИС и эффективной нефтенасыщенности по результатам адаптивной интерпретации данных метода сопротивлений.
Построена модель одного из месторождений Западной Сибири с использованием методик и алгоритмов определения динамических параметров залежи по геолого-геофизическим данным.
Разработана методика определения погрешностей алгоритмов интерпретации геолого-геофизических данных посредством имитационного моделирования методом Монте-Карло.
Практическая значимость
На примере неокомских отложений Западной Сибири установлена необходимость учета динамики ФЕС коллекторов для повышения эффективности разработки месторождений и заложения новых скважин с целью выработки остаточных запасов углеводородов.
Определение эффективной пористости и нефтенасыщенности, эффективных проницаемостей и ОФП по нефти и воде на каждом кванте глубины по данным ГИС позволило существенно повысить информативность геолого-технологических моделей месторождений.
Разработанные алгоритмы обеспечивают оперативный прогноз начальных дебитов и обводненности продукции для проектирования мест расположения скважин на этапе построения геологической модели до проведения гидродинамических расчетов.
Методики моделирования ОФП, определения состава притока, моделирования насыщения в переходной зоне использованы при построении модели одного из нефтяных месторождений Западной Сибири. Капиллярометрическая модель, методики прогноза продуктивности и ОФП использованы в работах ОАО «ТНК-ВР Менеджмент» и ООО «РусПетро».
Апробация результатов
Результаты диссертации доложены автором на 83-ей сессии Научно-методического совета по геолого-геофизическим технологиям (НМС ГГТ) поисков и разведки полезных ископаемых Министерства Природных Ресурсов и Экологии Российской Федерации, где решено «одобрить результаты научно-исследовательской работы. Признать это направление как актуальное и приоритетное, обладающее научной новизной и высокой практической значимостью. Рекомендовать Федеральному агентству по недропользованию внедрение методики прогноза дебитов и обводненности продукции при проведении геологоразведочных работ на нефть и газ» (Заключение НМС ГГТ Минприроды РФ, 5 марта 2013 г.).
Результаты диссертации включены в монографию «Изучение коллекторов нефти и газа по результатам адаптивной интерпретации геофизических исследований скважин» (Д.А.Кожевников, К.В.Коваленко, 2012), используются в научно-исследовательской и выпускных работах студентов и магистрантов кафедры ГИС РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина.
Работа награждена грантом памяти Густава Арчи Американской Ассоциации Нефтяных Геологов (AAPG, 2012, 2013 гг.).
Основные конференции: 73—, 74L и 75- EAGE Conference & Exhibition incorporating SPE EUROPEC, 2011, Вена, Австрия, 2012, Копенгаген, Дания, 2013, Лондон, Великобритания; GEO 2012 10- Middle East Geoscience Conference and Exhibition (AAPG, EAGE and SEG), Манама, Бахрейн; Российская техническая нефтегазовая конференция и выставка SPE по разведке и добыче, Москва, 2012; Международная геолого-геофизическая конференция EAGE «Санкт-Петербург-2012»; Конференция SPE по разработке месторождений в осложненных условиях и Арктике, Москва, 2011; XIX Губкинские чтения, Москва, 2011; Юбилейная международная конференция «Промысловая геофизика в 21-м веке», Москва, 2011; Юбилейная международная конференция «Петрофизика: современное состояние, проблемы, перспективы», Москва, 2010; Всероссийская научно-практическая конференция «Ядерная Геофизика - 2011», Тверь, 2011; I Российский Нефтяной Конгресс, Москва, 2011; X Международная конференция «Геоинформатика», Киев, 2011; XI и XII международные научно-практические конференции «Геомодель», Геленджик, 2009 и 2010 и др.
Публикации
Результаты диссертации включены в 2 монографии. По теме диссертации опубликовано 25 основных работ, из них 7 статей в журналах списка ВАК, остальные в трудах отечественных и зарубежных изданий и конференций (в том числе 9 англоязычных; 10 - с международным индексом цитирования).
Структура и объем диссертации
