СПОСОБ РАЗМЕЩЕНИЯ ПОИСКОВЫХ, РАЗВЕДОЧНЫХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИН НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ НЕФТИ И ГАЗА НА ОСНОВЕ МНОГОВАРИАНТНЫХ ТРЕХМЕРНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
METHOD FOR PLACEMENT OF PROSPECTING, EXPLORATION AND PRODUCTION WELLS ON OIL AND GAS FIELDS BASED ON MULTI-VARIANT THREE-DIMENSIONAL GEOLOGICAL MODELS

Изобретение относится к нефтяной геологии и может быть использовано для оптимизации размещения разведочных и эксплуатационных скважин на исследуемом объекте.
Известен способ размещения скважин по спектрально-временным параметрам нефтегазопродуктивных типов геологического разреза, включающий бурение скважин с отбором керна, проведение электрического, радиоактивного, акустического и сейсмического каротажа, испытание скважин, исследование керна, проведение сейсморазведочных работ МОГТ и суждение по полученным данным о нефтегазопродуктивных, иных типах геологического разреза исследуемого объекта. Местоположение выявленных типов разреза определяют на картах по изолиниям равных значений спектрально-временных параметров. Скважины размещают по принципу максимальных, эффективных продуктивных объемов на изолиниях спектрально-временных параметров, соответствующих нефтегазопродуктивным типам геологического разреза, в доверительном интервале, равном 0,5 сечения карт (Патент РФ №2205435).
Недостатками известного способа являются:
1) использование в целях обоснования заложения скважин отдельных конкретных результатов сейсмического прогноза геологических типов разреза. Наличие одного конкретного прогнозного параметра (карты) не является достаточным для размещения новых скважин, поскольку не учитывает прочие показатели, не всегда коррелирующиеся с данным. Неиспользование части материалов ведет к ошибкам в определении точек размещения скважин;
2) размещение скважин на основе двухмерной карты, а не трехмерной геологической модели. Использование результатов известных способов разведки при построении трехмерных геологических моделей может выполняться лишь на качественном уровне (используются общие закономерности) или они не используются вовсе. Полный учет результатов сейсмического прогноза не проводится ввиду отсутствия методологии и технологии их использования. Это означает, что при создании результирующей трехмерной геологической модели месторождения значительная часть накопленной геолого-геофизической информации не используется. Это приводит к значительным ошибкам в технико-экономических обоснованиях (ТЭО) доразведки и эксплуатации месторождений, ТЭО коэффициента извлечения нефти, а также невозможности детальной экономической оценки нескольких вариантов размещения скважин.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ размещения поисковых, разведочных и эксплуатационных скважин на месторождениях нефти и газа на основе трехмерной геологической модели. В указанном известном способе проводят сейсморазведочные работы, бурение скважин с отбором керна из целевых пластов, геофизические исследования скважин, испытание скважин, выявление по совокупности полученных сейсмических и скважинных данных геологических типов разреза с различными нефтегазопродуктивными свойствами для целевых пластов, построение прогнозных сейсмических карт распространения выявленных типов разреза на площади исследования, при этом полученную на основе скважинных и сейсмических исследований карту распространения геологических типов разреза пластов трансформируют в числовой формат, учитывающий параметры достоверности методики прогноза, на основе полученной карты строят литологическую (литофациальную) модель пласта или месторождения, а на базе полученной литофациальной модели строят модели пористости и нефтегазонасыщенности горных пород, по полученной геологической модели проводят оценку ресурсной базы месторождения, определяют места возможного заложения новых (проектируемых) скважин, на основе всей имеющейся в модели информации оптимальным с геолого-эколого-экономической точки зрения образом размещают новые скважины (Патент РФ №2305301).
Существенными недостатками указанного способа являются неопределенность в количестве вариантов прогноза типов разреза по данным сейсморазведки. Существенным недостатком также можно считать недоучет методических погрешностей процесса трехмерного геологического моделирования и отсутствие количественных критериев выбора итогового варианта модели на базе представительного множества реализации.
Значительным недостатком является неиспользование многовариантных результатов прогноза коллекторов по данным сейсморазведки для многовариантного трехмерного геологического моделирования, что не позволяет качественно выбирать количество реализации.
Техническим результатом, заявляемого технического решения, является повышение надежности и точности обоснования заложения новых поисковых, разведочных и эксплуатационных скважин, составление и обоснование технико-экономических проектов доразведки и эксплуатации месторождений, технико-экономических обоснований коэффициента извлечения нефти, сокращение стоимости и сроков геологоразведочных работ на месторождениях нефти и газа за счет сокращения объемов буровых работ и повышения их результативности;
повышение экологичности за счет учета неоднозначности наших знаний о геологическом строении, сокращения негативного воздействия на окружающую среду, уменьшения объемов бурения и объемов вспомогательных инженерных мероприятий, таких как проведение коммуникаций, инфраструктуры.
Технический результат достигается предлагаемым способом размещения поисковых, разведочных и эксплуатационных скважин на месторождениях нефти и газа на основе многовариантных трехмерных геологических моделей, включающим проведение сейсморазведочных работ, бурение скважин с отбором керна из целевых пластов, геофизические исследования скважин, испытание скважин, построение прогнозных сейсмических карт на площади исследования, при этом полученную на основе скважинных и сейсмических исследований карту эффективных толщин, а также карты минимальных и максимальных эффективных толщин и дисперсий эффективных толщин пластов трансформируют в числовой формат, на основе полученной карты эффективных толщин строят литологическую трендовую трехмерную модель пласта или месторождения, при этом новым является то, что после построения литологической трендовой трехмерной модели пласта или месторождения и на ее базе генерируют множество литологических кубов с разными рангами полувариограмм, затем строят номограмму, показывающую зависимость погрешности моделей от рангов полувариорграмм, далее выбирают множество наиболее достоверных моделей кубов литологии и на их основе строят кубы пористости и нефтегазонасыщенности горных пород, а оценку ресурсной базы месторождений проводят с учетом полученных указанных геологических моделей и определяют места возможного заложения новых проектируемых скважин, а далее, на основе всей имеющейся в модели информации оптимальным с геолого-эколого-экономической точки зрения образом размещают новые скважины.
При генерации множества кубов литологии используется метод ко-крайкинг, в качестве переменных различные ранги полувариограмм. Сравнивая полученное множество реализации с картами максимальных, минимальных и дисперсий эффективных толщин выбирают множество реализации кубов литологии с наименьшими отклонениями от этих карт. На основе выбранного множества реализаций моделей литологии строят кубы пористости и нефтегазонасыщенности горных пород, по полученным геологическим моделям проводят оценку ресурсной базы месторождения, определяют места возможного заложения новых проектируемых скважин, на основе всей имеющейся в модели информации оптимальным с геолого-эколого-экономической точки зрения образом размещают новые скважины.
Предложенное изобретение реализуется следующим образом.
При осуществлении предлагаемого способа проводят сейсморазведочные работы, бурение скважин с отбором керна из целевых пластов, с последующим проведением геофизических исследований и испытаний скважин, строят прогнозные сейсмические карты на площади исследования методом многовариантного прогноза коллекторов (Путилов И.С. Многовариантный прогноз коллекторов по данным 3Д сейсморазведки // Технологии сейсморазведки, 2013, №1, с. 59-64), при этом полученную на основе скважинных и сейсмических исследований карту эффективных толщин, а также карты минимальных и максимальных эффективных толщин и дисперсий эффективных толщин пластов трансформируют в числовой формат, затем на основе полученной карты эффективных толщин строят литологическую трендовую трехмерную модель пласта или месторождения, после построения литологической трендовой трехмерной модели пласта или месторождения и на ее базе генерируют множество литологических кубов с разными рангами полувариограмм. Затем строят номограмму, показывающую зависимость погрешности моделей от рангов полувариорграмм и далее выбирают множество наиболее достоверных моделей кубов литологии и на их основе строят кубы пористости и нефтегазонасыщенности горных пород. Количественными критериями выбора реализации моделей являются минимально допустимые ранги полувариограмм исходя из среднего расстояния между скважинами, минимально допустимые значения отклонений от прогнозных карт минимальных и максимальных эффективных толщин и пределы по допустимому коэффициенту анизотропии рангов полувариограмм. На основе всей имеющейся в модели информации оптимальным с геолого-эколого-экономической точки зрения образом размещают новые скважины.
Традиционными методами проводят сейсморазведочные работы, бурение скважин с отбором керна из целевых пластов, геофизические исследования и испытание скважин (Luca Cosentino. Integrated Reservoir Studies. - Paris, 2001. - P. 310).
Методом многовариантного прогноза коллекторов (Путилов И.С. Многовариантный прогноз коллекторов по данным 3Д сейсморазведки // Технологии сейсморазведки, 2013, №1, с. 59-64) проводят построение прогнозных сейсмических карт эффективных толщин, минимальных и максимальных эффективных толщин, карт дисперсий эффективных толщин.
Операция построения на основе полученных карт эффективных толщин трехмерной литологической модели пласта или месторождения может выполняться различным образом в зависимости от используемого программного обеспечения и поставленной задачи.
Для генерации множества кубов литологии используется метод ко-крайкинга (Оливье Дюбрул. Использование геостатистики для включения в геологическую модель сейсмических данных. М., EAGE, 2002, с. 296) с учетом трендовой карты прогнозных эффективных толщин, полученной методом многовариантного прогноза коллекторов (МПК). В качестве переменных параметров задаются ранги полувариограмм. При этом шаг квантования задается не меньше размера трехмерной ячейки.
На первом этапе оценивается качество каждой сгенерированной реализации куба литологии. Для количественной оценки качества реализаций кубов литологии с использованием карт максимальных и минимальных эффективных толщин, полученных МПК, рассчитан параметр процента отклонений толщин по следующей формуле:
где S - общая площадь эффективных толщин модели,
min
S - площадь эффективных толщин модели, которые меньше минимальных эффективных толщин по МПК,
max
S - площадь эффективных толщин модели, которые больше максимальных эффективных толщин по МПК.
Для оценки влияния анизотропии рангов полувариограмм рассчитан коэффициент анизотропии рангов для каждой реализации по формуле:
x
y
где R и R ранги полувариограмм в перпендикулярных направлениях.
og
a
Далее используя формулы (1) и (2) по всем рассчитанным реализациям куба литологии строится номограмма (рис. 1). Номограмма на рисунке 1 показывает зависимость P от рангов полувариограмм и K.
x
y
min
min
Номограмма позволяет выбрать множество наиболее достоверных реализаций кубов литологии по трем ограничивающим условиям. Первое ограничение определяется по точке пересечения минимально допустимых рангов полувариограмм R  и R . Минимальные ранги определяются исходя из минимальных и средних расстояний между скважинами. В точке пересечения минимальных рангов определяется значение минимально допустимого процента отклонений. Линия равных значений минимально допустимого предельного значения является первым ограничением для выбора реализаций.
a
a
Второе ограничение - это максимально допустимое значение коэффициента анизотропии рангов (K). Предельное значение Kопределяется исходя из геологических представлений и анализа геологического месторождения и залежей аналогов.
og
Третье ограничивающее условие выбирается по линии равных значений, максимально допустимых процентов отклонений P при условии достижения равенства выбранного количества реализации кубов литологии множеству прогнозов коллекторов по МПК. Равенство выборок необходимо для последующих этапов контроля качества.
На втором этапе оценивается качество всех выбранных реализаций куба литологии.
d
d
Для количественной оценки качества множества реализаций кубов литологии рассчитывается S площадь дисперсий эффективных толщин по выбраным реализациям кубов литологии, которые больше дисперсий эффективных толщин по МПК. В случаи если S=0, то множество реализации кубов литологии допускается для дальнейшего моделирования.
В итоге получаем реализации трехмерных литологических моделей объекта.
Операция построения моделей пористости осуществляется на основе полученных реализаций трехмерных литологических моделей с использованием стандартных методик. Построение модели нефтегазонасыщенности также осуществляется одним из традиционных методов.
Операция вероятностной оценки ресурсной базы по выбранным реализациям месторождений проводится стандартными методами, выделяются отдельные участки геологических моделей, соответствующие зонам распространения коллекторов, и в их пределах на основе моделей нефтегазонасыщенности проводится вероятностный подсчет геологических запасов нефти и (или) газа по уровням Р10, Р50 и Р90.
Операция расчета оптимального положения новых проектируемых скважин проводится на основе оптимального множества реализаций геологической модели путем выбора минимального количества скважин, необходимого для решения поставленной геологической задачи среди всех возможных положений скважин, в соответствии со всей имеющейся информацией, сведенной в трехмерную геологическую модель.