Решение задач нефтегазовой геологии на основе детерминированного и

Решение задач нефтегазовой геологии на основе детерминированного и стохастического подходов Лекция 2 2014

Краткая история развития геостатистических методов в нефтедобывающей промышленности Первые попытки сделаны Вистелиусом и его последователями (использовался анализ цепей Маркова для количественного описания одномерных литологических комплексов вдоль скважин).

Краткая история развития геостатистических методов в нефтедобывающей промышленности В 60 -х на месторождении Hassi-Messaoud в Алжире использованы методы количественного описания продуктивных пластов. Распределение песчаных линз и глинистых пропластков. Изучалось их влияние на эффективную проницаемость.

Краткая история развития геостатистических методов в нефтедобывающей промышленности В 1983 году - диссертация Халдорсена. Детальная оценка количественной информации о форме и размере глинистых пропластков. Вывод - небольшие глинистые пропластки могут быть представлены в виде тонких слоев различной пространственной протяженности.

Краткая история развития геостатистических методов в нефтедобывающей промышленности Распределение самих песчаных тел. Примеры применения вероятностного подхода при моделировании песчаных тел.

Краткая история развития геостатистических методов в нефтедобывающей промышленности В 80 -х новые методы ероятностного в моделирования разработаны в Норвежском вычислительном центре под руководством Омре. Пласты горизонтов Brent (особенно речные и дельтовые отложения горизонта Ness) прекрасно подходили для применения объектноориентированных (ОО) методов моделирования (разрабатывались Халдорсеном и Омре).

Краткая история развития геостатистических методов в нефтедобывающей промышленности В начале 80 -х годов. А. Джорнел основал консорциум SCRF (Стэнфорд). Создали свои модели Французский институт нефти (IFP) и Центр геостатистики (объединились для создания геостатистического программного пакета Heresim, рис. 7, 8)

Краткая история развития геостатистических методов в нефтедобывающей промышленности Таким образом, в конце геостатистических «школ» : восьмидесятых существовало несколько норвежская, разрабатывающая в основном объектноориентированные модели; Стэндфордская, продвигающая индикаторное и последовательное моделирование; и Школа горнорудного дела во Франции (Ecole des Mines/IFP), где применялся главным образом метод усеченных случайных функций. Общая цель: создание трехмерных моделей неоднородностей нефтяных пластов.

Количественное представление геологических данных Модель является концептуальным представлением структуры пачек горных пород (например, речные каналы, пойменные глины), в пределах которой в дальнейшем могут быть установлены особенности распределения петрофизических свойств.

Количественное представление геологических данных Для создания этих изображений используется «условное моделирование» .

Количественное представление геологических данных. Условное моделирование «Моделирование» обозначает, что природа «моделируется» , а «условное» свидетельствует о том, что все модели соответствуют скважинным данным в точках их пересечений. Методы стохастического моделирования не являются универсальным решением для количественного описания продуктивных пластов, их следует применять с большой осторожностью. Слова «стохастический» , «вероятностный» и «геостатистический» используют для обозначения примерно одинаковых понятий. Это методы, применяемые для моделирования неоднородностей продуктивного пласта в рамках вероятностного подхода.

Количественное представление геологических данных. Моделирование неоднородности. Влияние неоднородностей на фильтрацию. В зависимости от латеральной протяженности смоделированной неоднородности время прорыва воды в добывающую скважину может значительно изменяться.

Количественное представление геологических данных. Моделирование неоднородности. Все три модели различаются, но для них характерны одинаковые значения коэффициента песчанистости. При их использовании м. б. получены близкие значения геологических запасов нефти (хотя влияние данных моделей на фильтрацию различается). Нередко для подсчета объемов углеводородов в пласте детальные модели неоднородности не требуются. Для расчета объемных характеристик статической модели необходимости в реалистичном моделировании неоднородностей часто не возникает.

Количественное представление геологических данных. Многоэтапный метод моделирования Четыре основных этапа: Ø определение схемы напластования; Ø моделирование пачек горных пород; Ø моделирование изменений типов породы в пределах отдельных пачек (литофацях); Ø распределение изменяющихся петрофизических свойств.

Количественное представление геологических данных. Многоэтапный метод моделирования Обычно отправной точкой стохастического моделирования продуктивного пласта является интерпретация имеющихся сейсморазведочных данных. По сейсмическим профилям производится выделение нескольких поверхностей, затем осуществляется их интерполяция и глубинное преобразование с применением модели средних скоростей.

Количественное представление геологических данных. Многоэтапный метод моделирования Хроностратиграфические поверхности с высоким разрешением могут коррелироваться и интерполироваться между скважинами.

Количественное представление геологических данных. Многоэтапный метод моделирования ТИПЫ распределения: «слоеный пирог» характеризуется выдержанными песчаными пластами; «пазл» отличается высоким содержанием песчаника, но при этом проницаемость некоторых участков значительно различается; «лабиринт» прерывист, характеризуются неоднородным распределением песчаника, и корреляция разрезов от скв. к скв. затруднена.

Количественное представление геологических данных. Многоэтапный метод моделирования Сейсмостратиграфия делает акцент на значимости корреляций, основанных на временных границах, а не на границах фаций. Раскрыта связь между морфологией зоны речных каналов и уровнем моря по данным сиквенс-стратиграфии (ритмо(цикло)стратиграфия, сейсмо стратиграфия).

ДВА ОСНОВНЫХ ПОДХОДА МОДЕЛИРОВАНИЯ И ИХ ПАРАМЕТРЫ Объектно-ориентированное и Индикаторное моделирование

оличественное представление геологических данных. Моделирование пачек горных пород Четыре основных этапа: определение схемы напластования; Ø пачек ; моделирование пачек горных пород; моделирование пачек горных пород моделирование изменений типов породы в пределах отдельных Два основных подхода: 1. ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННый. 2. ИНДИКАТОРНый. распределение изменяющихся петрофизических свойств Далее предполагается, что пласт разделен на слои (этап 1). Речные русла, устьевые бары, турбидитные конусы выноса или каналы, отдельные вдольбереговые отложения, угли, пойменные глины являются частными случаями часто выделяемых геологических единиц. Выявление этих геологических единиц имеет наибольшее значение в пластах типа «лабиринт» и «пазл» .

МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ итерационные, последовательные и прямые методы Итерационные методы Начальное распределение песчаных тел генерируется случайным образом, при этом используется единственное ограничение (например, общая доля песчаника на месторождении); На компьютере выполняется очень большое число итераций, причем на каждой последующей предлагается некоторое изменение (как в объектно ориентированных, так и в индикаторных моделях); Изменения различны в различных алгоритмах (добавлении или удалении того или иного песчаного тела, изменении размера некоторого песчаного тела).

МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ Последовательные методы При использовании последовательных алгоритмов трехмерный объем модели пласта заполняется последовательно, при этом на каждом последующем шаге обеспечивается выполнение всех заданных усло вий (как в объектно ориентированных, так и в индикаторных моделях); Прямые методы Моделирование осуществляется непосредственно в соответствии с требуемой вариограммой (например, для построения индикаторных моделей прямой метод, позволяющий учесть взаимосвязь между фациями).

оличественное представление геологических данных. Моделирование пачек горных пород Четыре основных этапа: 1. Определение схемы напластования; 2. Моделирование пачек горных пород 3. Моделирование изменений типов породы в пределах отдельных пачек; 4. Распределение изменяющихся петрофизич. свойств. Два основных подхода: 1. ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННый. 2. ИНДИКАТОРНый. На данном этапе моделирования чаще всего используются объектно-ориентированные методы. В специальной литературе такие модели часто называют также «булевыми» . Этот метод моделирования является относительно простым: каждый тип песчаного тела моделируется с применением упрощенной геометрии и статистической информации о его размерах

Количественное представление геологических данных. Моделирование пачек горных пород Четыре основных этапа: 2. Моделирование пачек горных пород; 2. Моделирование пачек горных пород Два основных подхода: 1. ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННый. На примерах показаны возможные варианты интерпретации каротажных диаграмм, а также представлены основные элементы неопределённости, которые необходимо учитывать при моделировании.

оличественное представление геологических данных. Моделирование пачек горных пород Толщина песчаного горизонта может статистически выводиться на основании гистограмм толщин наблюдаемых в скважинах горизонтов, а их ширина может определяться исходя из их размера с использованием зависимостей между толщиной и шириной. Два основных подхода: . 1. ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННый

Количественное представление геологических данных. Моделирование пачек горных пород Другим важным количественным ограничением при создании таких моделей является общая доля каждого типа геологических единиц в общем объеме пласта. Она определяется с учетом соотношений, вычисленных на основе скважинных данных. На рис. показана типичная реализация ООМ для пласта, сложенного отложениями речногодельтового типа. Два основных подхода: 1. ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННый.

Количественное представление геологических данных. Моделирование пачек горных пород Два основных подхода: 1. ОБЪЕКТНООРИЕНТИРОВАННый. Пример, который представляет собой пласт речного типа. ООМ нередко называют процессом пометки точками, потому что при их создании «отмечается» каждая область пространства, содержащая геологическое тело, а также фиксируются соответствующие геометрические характеристики.

оличественное представление геологических данных. Моделирование пачек горных пород Два основных подхода: 2. Индикаторный. Индикаторное моделирование (ИМ) используется также в некоторых прикладных исследованиях для распределения генетических песчаных тел. Основное отличие заключается в способе количественного представления неоднородностей. При ООМ песчаные или глинистые тела моделируются как объекты, распределенные в пространстве. Эти объекты могут описываться с применением некоторой определенной (но при этом произвольной) формы или размера. При применении индикаторного метода геологическая структура описывается посредством «индикаторных вариограмм» .

Количественное представление геологических данных. Моделирование пачек горных пород При решении стандартных задач вариограмма рассчитывается по одной индикаторной переменной в определенный момент времени. Подход индикаторный Для получения распределения некоторого песчаного тела на первом этапе осуществляется преобразование скважинных данных в кривые «индикаторной переменной» , которая принимает значение 1 при наличии соответствующей геологической единицы и 0 при отсутствии таковой.

Количественное представление геологических данных. Моделирование пачек горных пород «Экспериментальная индикаторная вариограмма» - функция расстояния между точками измерений, определяет различие между измеренными значениями. Подход индикаторный Определяет средний квадрат разности между значениями в точках измерений как функцию расстояния между ними. Для удобства применяется коэффициент 1/2. Начальное значение равно нулю, и чем медленнее возрастает вариограмма, тем лучше данная переменная коррелирует в пространстве.

Количественное представление геологических данных. Моделирование пачек горных пород Подход индикаторный .

Количественное представление геологических данных. Моделирование пачек горных пород Для представления индикаторных вариограмм применяется целый ряд стандартных моделей. Подход индикаторный Наиболее часто используются экспоненциальная и сферическая модели.

Количественное представление геологических данных. Моделирование пачек горных пород Индикаторная ковариационная кривая, сопоставима с вероятностью (но не является строго равной ей) равенства значений фаций в зависимости от расстояния между ними. Подход индикаторный . Индикаторная ковариационная кривая - перевернутая индикаторная вариограмма - мера сходства как функция расстояния Вариограмма - мера различия.