Способ прогноза насыщения коллекторов на основе комплексного анализа данных СРР, 3СБ, ГИС
METHOD OF RESERVOIRS SATURATION PREDICTION BASED ON COMPLEX ANALYSIS OF DATA CPP, STM, GIS

Изобретение относится к области геофизики, в частности, к комбинированным способам геофизических исследований при поиске и разведке месторождений углеводородов, выполняемых в составе комплекса геолого-разведочных работ, и может быть использовано для прогнозирования и оценки свойств коллекторов по результатам проведения по единой сети наблюдения высокоплотных площадных сейсморазведочных работ (СРР) и электроразведочных исследований методом зондирования становлением поля в ближней зоне (ЗСБ), а также геофизических исследований скважин (ГИС).
Актуальной задачей при проведении комплекса геолого-разведочных работ является повышение эффективности геофизических исследований и уменьшение рисков непродуктивного бурения.
При проведении картирования коллекторов в целевой части разреза, оценки параметров и свойств коллекторов (водонасыщенности, эффективной мощности, пористости и др.) используют различные методы геофизических исследований, позволяющие получить фильтрационно-емкостные характеристики целевого интервала.
Однако недостаточная информативность результатов исследований, обусловленная сложностью геолого-геофизического строения целевых объектов, а также раздельный подход к интерпретации геофизических данных снижают точность полученных на их основе геологических моделей и надежность геофизического прогноза.
Применение комбинированных способов геологоразведки и комплексного подхода к интерпретации данных позволяет получить независимые характеристики целевого интервала, что позволяет увеличить информативность геологических результатов, а следовательно, увеличить надежность прогноза.
L
инт
пр
инт
L
пр
L
пр
Известен способ геофизической разведки при поисках нефтегазовых месторождений [патент №RU 2154847, МПК G01V 11/00, дата публ. 20.08.2000], предназначенный для прямых поисков и разведки нефтегазовых месторождений и направленный на повышение достоверности, точности и надежности их обнаружения. Согласно известному способу проводят сейсмоэлектроразведку по системе радиальных профилей, точку пересечения которых располагают в пределах исследуемого объекта с выходом не менее 1/3 длины профилей за его пределы; проводят комплексную интерпретацию зарегистрированных полей; строят согласованный сейсмоэлектроразведочный временной разрез; определяют стратиграфически увязанные сейсмоэлектрические комплексы; рассчитывают интервальные параметры продольного сопротивления (ρ) и прогнозной интервальной скорости (V) для каждого из комплексов; строят графики зависимости распределения параметров вдоль профиля; выделяют интервалы синхронного поведения этих графиков; рассчитывают корреляционную связь между параметрами в пределах синхронных интервалов и по этой зависимости определяют значения прогнозного продольного сопротивления (ρ), которые прямо пропорционально зависят от V. По полученным данным рассчитывают комплексный параметр (γ) в соответствии с выражением: γ=ρ-ρ, где ρ - наблюденные значения продольного сопротивления одного пласта; ρ - прогнозные значения сопротивления; γ - комплексный параметр. При величине комплексного параметра, превышающей 0,5, делают вывод о наличии нефтегазовых месторождений. В качестве недостатков известного способа следует отметить, что в способе используется сеть радиальных профилей, что, как правило, затруднительно при производстве работ и распределении объемов на площадях, а также не предусмотрен переход на значения параметров коллекторов, характеризующих конкретную геологическую модель. Кроме того, при осуществлении известного способа рассматривается обобщенная модель горизонта, не анализируется вклад основных параметров коллекторов. Указанные факторы обуславливают снижение точности модели и надежности прогноза.
Известен способ исследования подземных пластов [заявка РСТ №WO 2008032082, МПК G01V 11/00, G01V 1/38, дата публ. 20.03.2008], который сочетает использование двух методов - электроразведки и сейсморазведки. При реализации способа используют приемники электромагнитного поля для измерения электрического поля и сейсмические приемники для измерения сейсмического отклика; приложение электромагнитного поля к пластам с использованием передатчика электромагнитного поля и определение отклика электромагнитного поля с использованием приемников электромагнитного поля; применение сейсмического события к стратам с использованием сейсмического источника и обнаружение сейсмического отклика с использованием сейсмических приемников; анализ откликов электромагнитного поля; анализ сейсмических откликов и согласование двух откликов с целью определения наличия и характера пластов. Однако, известный способ имеет ограниченную область применения - для исследования подземных пластов морского дна.
Известен способ комплексной интерпретации данных сейсморазведки и электроразведки при поисках месторождений углеводородов на шельфе [патент №RU 2614346, МПК G01V 11/00, G01V 1/38, дата публ. 24.03.2017], направленный на повышение точности получаемых данных за счет применения зависимости между двумя методами, выраженной в дополнении результатов одного метода другим, и получение не противоречащих друг другу результатов. Известный способ использует каждый раз полученные результаты как нулевое приближение, причем сейсморазведке придается основная роль в структурных построениях, а электроразведке - в использовании прямых показателей присутствия залежи углеводородов. Сейсморазведка должна иметь предпочтение при структурных и погоризонтных построениях, а прямые показатели присутствия углеводородов находятся в результатах электроразведки. Однако, известный способ имеет ограниченную область применения - при поисках месторождений углеводородов на шельфе. Кроме того, данный способ предусматривает выполнение прогноза на известных структурах, хотя, например, на территории Сибирской платформы превалируют ловушки неструктурного типа. Также следует отметить, что данные сейсморазведки используются только для структурных построений, и при этом нет перехода на значения параметров коллекторов, характеризующих конкретную геологическую модель.
Известен способ комплексной обработки геофизических данных, реализуемый при использовании технологической системы «Литоскан» [патент №RU 2490677, МПК G01V 11/00, G01V 1/28, дата публ. 20.08.2013], направленный на повышение детальности и информативности геофизической съемки посредством повышения разрешающей способности, надежности и достоверности данных обработки, позволяющий определять тип флюидонасыщения и оптимизировать размещение скважин на выявленных нефтегазоперспективных объектах малой мощности. Способ может быть использован при разведке месторождений углеводородов с использованием измерений параметров геофизических полей различной природы при обработке данных для определения детальных (тонкослоистых) фильтрационно-емкостных свойств коллекторов и типа их насыщения в межскважинном и околоскважинном пространстве. Способ предусматривает комплексную обработку геофизических данных, позволяющую построить по материалам ГИС и сейсморазведки (СРР) последовательно среднеслоистые и тонкослоистые модели литологии и фильтрационно-емкостных свойств коллекторов углеводородов. Однако, необходимо отметить, что известный способ не предусматривает выполнение исследований методом электроразведки и использование данных электроразведки при построении геологической модели целевого интервала, что обуславливает недостаточную информативность о насыщении целевого интервала.
п
В качестве технического решения (прототипа), наиболее близкого к заявляемому изобретению, предлагается способ прогноза емкостных параметров и типа флюидонасыщения коллекторов [патент №RU 2540216, МПК G01V 11/00, дата публ. 10.02.2015], осуществляемый на основе данных электромагнитных измерений с использованием контролируемого источника электромагнитного поля. Способ направлен на повышение достоверности локализации подземного пласта во вмещающей геологической среде и определения электрофизических параметров на основе электромагнитных зондирований с использованием распределенных пространственно-временных систем наблюдений. При осуществлении известного способа прогноза емкостных параметров и типа флюидонасыщения коллектора получают пространственно-временные и/или пространственно-частотные данные электромагнитных измерений с последующей реконструкцией объемного распределения проводимости геологической модели среды. После чего осуществляют расчет интервальной суммарной продольной электрической проводимости среды, выделение в среде пластов-коллекторов, обладающих аномальной суммарной продольной электрической проводимостью, определение положения осевых поверхностей пластов-коллекторов, определение толщин пластов-коллекторов, соответствующих положениям осевых поверхностей, определение удельного сопротивления через величину интервальной суммарной продольной проводимости пленки внутри пласта для каждой точки измерений. Осуществляют верификацию первоначальной геоэлектрической модели среды и корректировку несоответствий. Определяют вариации интервальных значений удельного электрического сопротивления. В зоне резкого уменьшения удельного сопротивления определяют коэффициент пористости выделенных пластов, с помощью которого определяют емкость пласта-коллектора, а также характер насыщающего флюида на основе интервального удельного сопротивления ρ и петрофизических или статистических данных.
Однако, при осуществлении известного способа прогноза насыщения коллекторов не предусмотрено создание многовариантных геоэлектрических моделей, что обуславливает недостаточную информативность о геологической неоднородности целевого интервала, что, в свою очередь, снижает точность геологической модели, а следовательно, снижает надежность геофизического прогноза.
Техническим результатом, достижение которого обеспечивается заявляемым изобретением, является повышение информативности геофизических данных, в частности, электроразведки, обуславливающее повышение точности геологической модели пластов, перспективных на обнаружение нефти и газа.
Для достижения указанного выше технического результата предлагается способ прогноза насыщения коллекторов, включающий:
- проведение сейсморазведки и электроразведки по методу ЗСБ по единой сети наблюдения;
- получение пространственно-временных данных сейсморазведки и электроразведки по методу ЗСБ и выполнение их последующей обработки;
- выполнение структурной интерпретации данных сейсморазведки;
- проведение инверсии обработанных данных электроразведки по методу ЗСБ и расчет продольной проводимости S и удельного электрического сопротивления (УЭС) по разрезу и по площади для целевого интервала с использованием структурной интерпретации данных сейсморазведки;
- выполнение нормировки полученных данных УЭС и продольной проводимости S на осредненные значения скважинных данных электрического бокового каротажа в целевом интервале;
- проведение детерминистической, стохастической инверсии данных сейсморазведки и по результатам проведенной инверсии получение набора распределений эффективных толщин коллектора и пористости внутри целевого интервала и по площади;
- кластерный и статистический анализ скважинных данных по результатам испытаний, работы скважин, а также результатам интерпретации ГИС;
- определение диапазона неопределенности водонефтяных и газоводяных контактов и неопределенности насыщения поисковых объектов;
- сопоставление следующих данных: эффективных толщин, выделяемых по ГИС, насыщения коллекторов по результатам испытаний и результатам интерпретации ГИС, а также линейной емкости целевого интервала с нормированными данными УЭС и продольной проводимости S; (линейная емкость L целевого интервала рассчитывается по известной формуле:
L=Кп⋅Кв⋅Нэф, где
Кп - коэффициент пористости, Кв - коэффициент водонасыщенности, Нэф - эффективная толщина);
- многовариантное геологическое моделирование, включающее получение кубов литологии, пористости, нефтяного насыщения с использованием геолого-геофизических данных, включающих набор распределений эффективных толщин коллектора и пористости внутри целевого интервала и по площади, полученных в результате инверсии данных сейсморазведки;
- по результатам выполненного многовариантного геологического моделирования создание многовариантных геоэлектрических моделей целевого интервала, характеризующихся УЭС и продольной проводимостью S, из геологических моделей с использованием петрофизической зависимости УЭС от пористости и водонасыщенности;
- сравнение полученных параметров УЭС и продольной проводимости S, характеризующих многовариантные геоэлектрические модели целевого интервала, с параметрами УЭС и продольной проводимости S, полученными в результате инверсии обработанных данных электроразведки по методу ЗСБ и нормировки;
- определение набора геологических моделей, удовлетворяющих исходным геоэлектрическим данным на основе выбранной метрики.
Признаками заявляемого способа, отличительными от прототипа, являются:
- выполнение нормировки полученных данных УЭС и продольной проводимости S на осредненные значения скважинных данных электрического бокового каротажа в целевом интервале;
- кластерный и статистический анализ скважинных данных по результатам испытаний, работы скважин, а также результатам интерпретации ГИС;
- сопоставление следующих данных: эффективных толщин, выделяемых по ГИС, насыщения коллекторов по результатам испытаний и результатам интерпретации ГИС, а также линейной емкости целевого интервала с нормированными данными УЭС и продольной проводимости S;
- многовариантное геологическое моделирование, включающее получение кубов литологии, пористости, нефтяного насыщения с использованием геолого-геофизических данных, включающих набор распределений эффективных толщин коллектора и пористости внутри целевого интервала и по площади, полученных в результате инверсии данных сейсморазведки;
- по результатам выполненного многовариантного геологического моделирования создание многовариантных геоэлектрических моделей целевого интервала, характеризующихся УЭС и продольной проводимостью S, из геологических моделей с использованием петрофизической зависимости УЭС от пористости и водонасыщенности;
- сравнение полученных параметров УЭС и продольной проводимости S, характеризующих многовариантные геоэлектрические модели целевого интервала, с параметрами УЭС и продольной проводимости S, полученными в результате инверсии обработанных данных электроразведки по методу ЗСБ и нормировки;
- определение набора геологических моделей, удовлетворяющих исходным геоэлектрическим данным на основе выбранной метрики.
Таким образом, заявляемый способ прогноза насыщения коллекторов, в отличие от прототипа, предусматривает: сопоставление характеристик целевого интервала с данными УЭС и продольной проводимости S, полученными в результате выполнения электроразведки по методу ЗСБ; выполнение нормировки данных электроразведки по методу ЗСБ на скважинные данные; многовариантное геологическое моделирование; многовариантное геоэлектрическое моделирование на базе созданных геологических моделей; определение набора геологических моделей, удовлетворяющих исходным геоэлектрическим данным.
Указанные факторы позволяют при осуществлении заявляемого способа обеспечить повышение информативности геофизических данных, а следовательно, повышение точности геологической модели, что в свою очередь, обеспечивает повышение надежности геофизического прогноза и повышение эффективности поисково-разведочного бурения.
При создании многовариантных геоэлектрических моделей целевого интервала из геологических моделей в качестве петрофизической зависимости УЭС от пористости и водонасыщенности может быть использована зависимость Дахнова-Арчи, которую наиболее часто применяют при построении данной связи.
С целью более полного учета данных электроразведки способ прогноза насыщения коллекторов может дополнительно включать формирование геологической модели, максимально удовлетворяющей параметрам УЭС и продольной проводимости S, полученным в результате инверсии обработанных данных электроразведки по методу ЗСБ и нормировки.
С целью экспресс-прогноза параметров пласта в точке проектной скважины способ прогноза насыщения коллекторов может дополнительно включать выполнение расчета интегральных параметров целевого интервала: коэффициента пористости Кп, коэффициента водонасыщенности Кв, эффективной толщины Нэф, удовлетворяющих параметрам УЭС и продольной проводимости S, полученным в результате инверсии обработанных данных электроразведки по методу ЗСБ и нормировки в точке проектной скважины.
С целью получения дополнительной информации о площади нефтеносности и количестве запасов способ прогноза насыщения коллекторов после выполнения многовариантного геологического моделирования может дополнительно включать получение распределения характеристик водонефтяных и газоводяных контактов, количества запасов, площадей нефтеносности.
С целью получения дополнительной информации о площади нефтеносности и количестве запасов способ прогноза насыщения коллекторов после определения набора геологических моделей может дополнительно включать получение распределения характеристик водонефтяных и газоводяных контактов, количества запасов, площадей нефтеносности.
С целью получения более полной дополнительной информации о площади нефтеносности и количестве запасов распределение характеристик водонефтяных и газоводяных контактов, количества запасов, площадей нефтеносности может быть получено и после выполнения многовариантного геологического моделирования, и после определения набора геологических моделей. После этого с целью дальнейшего повышения информативности данных электроразведки может быть выполнен статистический анализ и сравнение данных, полученных по результатам многовариантного геологического моделирования и результатам определения набора геологических моделей, удовлетворяющих исходным геоэлектрическим данным на основе выбранной метрики.
Заявляемый способ прогноза насыщения коллекторов на основе комплексного анализа данных сейсморазведки (СРР), электроразведки методом зондирования становлением поля в ближней зоне (ЗСБ), геофизических исследований скважин (ГИС) осуществляют следующим образом.
С помощью средств и технологий, традиционно применяемых при получении первичной геолого-геофизической информации, получают данные сейсморазведки, электроразведки по методу ЗСБ, скважинные данные ГИС, результаты испытаний скважин в целевом интервале. Затем осуществляют создание петрофизической модели, по которой получают РИГИС. Далее проводят интерпретацию данных сейсморазведки и электроразведки по методу ЗСБ, в результате которой получают распределение эффективных толщин и пористости (из данных сейсморазведки) и распределение УЭС и продольной проводимости S (из данных электроразведки по методу ЗСБ). После этого выполняют нормировку данных, сопоставление скважинных данных и данных ЗСБ. Далее создают множество геоэлектрических моделей из множества геологических моделей. Затем проводят сравнение созданных моделей с параметрами УЭС и S по заранее определенной метрике. Метрикой может являться, например, значение среднеквадратичного отклонения разницы продольной проводимости (ΔS). После чего определяют набор моделей, удовлетворяющих исходным геоэлектрическим данным на основе выбранной метрики. Полученный набор геологических моделей используется в работе специалистами.
Обработка и интерпретация данных электроразведки по методу ЗСБ могут быть выполнены с помощью программного комплекса SGS-TEM. Многовариантное геологическое моделирование может быть выполнено с помощью ПК Petrel. Многовариантное геоэлектрическое моделирование, имея исходные геологические модели и петрофизические зависимости, выполняют в ПК Petrel или Sw-TEM. Для выполнения расчетов используют ПК Petrel, Sw-TEM, ПО Excel.
При выполнении заявляемого способа прогноза насыщения коллекторов может быть уточнено геологическое строение нефтяных пластов, в частности, снижена неопределенность по уровню водонефтяных и газоводяных контактов, залежей, может быть уточнено распространение фильтрационно-емкостных свойств и насыщение по площади, что обеспечивает повышение точности геологической модели.
Пример выполнения заявляемого способа прогноза насыщения коллекторов иллюстрируется графическими материалами.
На фиг. 1 представлена зависимость эффективных толщин скважин поисково-разведочного бурения от УЭС по методу ЗСБ. Цифрами обозначены условные номера скважин. Также на фиг. 1 представлена карта УЭС по методу ЗСБ для одной из площадей месторождений с нанесенными результатами испытаний скважин.
На фиг. 2 показаны значения УЭС по методу ЗСБ в точках скважин. Цветом обозначены результаты испытаний, даны буквенные обозначения:
«УВ» - углеводороды,
«УВ+Вода» - наличие углеводородов и воды,
«ФБР» - фильтрат бурового раствора,
«СУХО» - сухое испытание, притока не получено.
На фиг. 3 показан пример (схема) создания из 3D геологической модели геоэлектрической модели.
Пример.
Способ апробирован на одном из месторождений компании «Газпромнефть» в Восточной Сибири.
На участке по единой сети наблюдения были проведены 3D сейсморазведка и 3D электроразведка по методу ЗСБ.
Выполнена обработка и инверсия геофизических данных.
По результатам инверсии кривых ЗСБ получена геоэлектрическая модель целевого интервала.
В скважинах произведены ГИС, формирование петрофизической зависимости насыщения пласта-коллектора (Дахнова-Арчи). Обработка и интерпретация проведены по стандартным графам. На основе ГИС и испытаний скважин определены диапазоны неопределенностей глубины залегания водонефтяных и газоводяных контактов.
Инверсия кривых ЗСБ произведена с закреплением структурного каркаса по данным СРР, увязанного со скважинами глубокого бурения.
Инверсия данных ЗСБ произведена до достижения минимального уровня невязки и максимального соответствия представлениям о геологическом строении осадочного чехла априорным данным.
Сформированы предпосылки для применения предлагаемого способа на основе анализа и сопоставления данных: эффективные толщины, выделяемые по ГИС, насыщение коллекторов по испытаниям и РИГИС, линейной емкости L с УЭС по методу ЗСБ (фиг. 1, 2).
По данным СРР, ГИС/РИГИС и петрофизики сформированы геологические модели пластов-коллекторов. Для каждого пласта сформирована модель геоэлектрических параметров коллекторов на основе прогнозной геологической модели с применением зависимости Дахнова - Арчи (фиг. 3).
Проведено сравнение геоэлектрических моделей пластов с параметрами УЭС и S, полученными по результатам интерпретации ЗСБ, после чего проведен выбор геологических моделей на основе коэффициента корреляции и среднеквадратичного отклонения (предложенных метрик).
По результатам применения способа получены геологические модели пластов-коллекторов, учитывающие полный комплекс площадных геофизических данных сейсморазведки и электроразведки.
Для моделей построены:
- карты коэффициентов водонасыщения для целевых терригенных коллекторов,
- карты эффективных толщин коллекторов,
- карты коэффициентов пористости коллекторов,
- распределение характеристик водонефтяных и газоводяных контактов, количества запасов, площадей нефтеносности.
Проведено сравнение данных, полученных по результатам многовариантного геологического моделирования и результатам определения набора геологических моделей, удовлетворяющих исходным геоэлектрическим данным на основе выбранной метрики.
В результате сокращена неопределенность положения водонефтяного контакта пласта с 15 до 2-3 м.
Заявляемый способ позволяет: произвести построение геологической модели с учетом данных электроразведки по методу ЗСБ; делать прогноз насыщения и параметров фильтрационно-емкостных свойств пласта в точке при бурении поисковых и разведочных скважин; получать распределение коэффициентов водоносыщенности по площади для целевых коллекторов, а также производить корректировку эффективных мощностей и пористости; определять зоны неопределенности прогноза; выполнить пересчет при получении новой геолого-геофизической информации.
Таким образом, при осуществлении заявляемого способа за счет коррекции емкостных свойств модели коллектора (характеризующихся эффективной толщиной Нэф, а также коэффициентом пористости Кп) и его насыщения (характеризующегося коэффициентом водонасыщенности Кв) при восстановлении геоэлектрических параметров среды, путем комплексирования сейсмических, электромагнитных исследований и петрофизических данных обеспечивается повышение информативности данных электроразведки по методу ЗСБ, а следовательно, повышение точности геологической модели, что, в свою очередь, обеспечивает повышение надежности геофизического прогноза и повышение эффективности поисково-разведочного бурения.