Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Построение математических моделей залежей нефти в среднеюрских отложениях Талинского месторождения связи с доразведкой и подсчетом запасов

ВАК РФ 04.00.17, Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Построение математических моделей залежей нефти в среднеюрских отложениях Талинского месторождения связи с доразведкой и подсчетом запасов"

РГ 5 ОД

- 3 Ш]

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Топалова Татьяна Эдуардовна

ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ В СРЕДНЕЮРСКИХ ОТЛОЖЕНИЯХ ТАЛИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ В СВЯЗИ С ДОРАЗВЕДКОЙ И ПОДСЧЕТОМ

ЗАПАСОВ

Специальность 04.00.17 "Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого - минералогических наук

Тюмень -1996

Работа выполнена в Тюменском государственном нефтегазовом университете на кафедре промысловой геологии нефти и газа

Научный руководитель : - доктор геолого-минералогических наук,

профессор A.M. Волков

Официальные "оппоненты :

доктор геолого-минералогических наук, профессор Ф.З. Хафизов

кандидат геолого-минералогических наук, В.К. Рыбак

Ведущая организация: Тюменский филиал СургутНИПИнефти

Защита диссертации состоится 20 июня 1996г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 064.07.01 при Тюменском государственном нефтегазовом университете по адресу: 625000, г.Тюмень , ул. Володарского, 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТюмГНГУ.

Автореферат разослан 20 мая 1996г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат геолого-минералоги ческих наук, профессор

АА.Дорошенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В связи с кризисом в нефтяной промышленности в последние годы большое внимание уделяется решению проблемы вовлечения в процесс добычи запасов нефти в низкопродуктивных отложениях. На территории Западно-Сибирской НГП к таким объектам относятся отложения средней юры (продуктивный горизонт 12). По данным В.И.Шпильмана (1986г.) в нижне-среднеюрском нефтегазоносном надкомплексе в Тюменской области сосредоточено более 38% потенциальных запасов углеводородного сырья. Вместе с тем изученность среднеторских отложений до сих пор остается достаточно низкой, так как в период активной работы геологоразведочных экспедиций наиболее детально изучались только первоочередные промышленные объекты. Отложения средней юры очень неоднородны по своему вещественному составу, залежи в них ,в основном; сложного строения, поэтому пласты ]2 довольно редко учитывались при подсчете запасов промышленных категорий.

В данной работе среднеюрские отложения рассматриваются на примере залежей в тюменской свите Талибского месторождения. Это уникальное месторождение (общие геологические запасы составляют более 1млрд.т нефти) расположено на территории Красноленикского свода Фроловской НГО. Основные запасы сосредоточены в нижне-среднеюрских отложениях.

Актуальность темы. Резкое удорожание геологоразведочных работ и сокращение числа экспедиций приводит к необходимости создания таких методик изучения геологических объектов, которые позволят использовать имеющуюся информацию с максимальной эффективностью без дополнительных капиталовложений.

В настоящее время перспективы развития геологоразведочной отрасли не мыслимы без автоматизации и компьютеризации производства. В связи с этим большое внимание уделяется разработке программ автоматизированной обработки данных геолого-геофизических исследований, картирования, подсчета запасов и проектирования буровых работ.

История вопроса. Последние достижения в области создания автоматизированных систем моделирования и управления геологоразведочным процессом изложены в трудах В.А.Аракеляна, В.И. Аронова, Ю.Е.Батурина .Р.М.Бембеля, В.Б.Васильева, А.М.Волкова, В.А.Волкова, С.В.Гольдина, Дж.Девиса, А.М.Нихашкина, А.Н.Сидорова, В.И.Пяткова, С.В.Торопова, В.М.Яковлева и др.

Цельно работы является поиск оптимальной методики моделирования сложнопостроенных литологических залежей нефти в пластах тюменской свиты' на основании использования имеющихся в распоряжении автора пакетов прикладных программ.

Основные задачи исрледования.

1. Проведение анализа разведанности изучаемого объекта.

2. Выбор метода моделирования геологических объектов на основании обзора современных подходов к решению данной задачи.

3. Обоснование выбора критерия оценки точности построенной

модели.

4. Отработка методики построения математических моделей признакового поля.

Практическая ценность работы заключается в том, что проведенные исследования позволяют улучшить прогнозные свойства математических моделей залежей нефти ; предлагаемая методика моделирования позволит оптимизировать процесс подготовки запасов промышленных категорий по среднеюрским • объектам на месторождениях, находящихся уже в разработке по другим горизонтам.

Большое внимание в работе уделено поиску методики выделения зон с максимальными эффективными нефтенасыщенными толщинами, которые могут служить первоочередными объектами доразведки. Предлагается обоснование ( с помощью теории стабилизации) необходимого для детального изучения объекта числа разведочных скважин.

Научная новизна работы заключается в обосновании возможности применения метода сплайн-аппроксимации для моделирования объектов высокой сложности, изучение которых в ввду отсутствия необходимой теоретической базы и достаточного

количества информации проводится ,как правило, с помощью п-атистическнх методов и крайгинга. В работе реализована методика построения моделей литологически экранированных залежей с помощью учета априорных представлений о закономерностях распределения коллекторов. Полученные модели разной степени детальности используются для выявления перспективных участков максимального прироста запасов по категории С1. При построении карт удельных запасов используются модели поля Ьэф, то и Кнн, что позволяет учесть распределение запасов внутри залежей.

Основные защищаемые положения.

1. Адаптация методики построения структурных карт и карт Ьзф по данным бурения и сейсморазведки применителы") к особенностям изучаемого объекта.

2. Оптимальные режимы картирования параметров залежей среднеюрских отложений Талинского месторождения с использованием разнородной и неравноточной информации.

3. Метод выделения литологических лову'пек и построение карта распределения запасов в многоплановых скоплсчкях нефти.

4. Методика размещения разведочных скважин с учетом максимального прироста запасов по промышленным категориям.

Фактический материал. В работе использованы результаты интерпретации ГИС и данные разведочного бурения , изложенные в отчетах В.К.Рыбака (1983,1985,1991,1994гг.),Ю.П.Тихомирова (1980), А.Г.Мухер(1982,1990). В процессе моделирования использовались стратиграфические разбивки и результаты определения емкостных свойств пород по 126 разведочным скважинам, данные по отражающим горизонтам "А" и "Б", любезно предоставленные Гончаровой В.А.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи, в которых отражены основные положения и результаты исследований.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на семинарах молодых специалистов и аспирантов геологоразведочного факультета ТюмГН^У в 1992-1995 гг.; на научно-практической конференциях "Нефть и газ Западной Сибири. Проблемы добычи и транспортировки" (Тюмень, 1993) и "Нефть и газ

Западной Сибири" (Тюмень,1996), на заседании кафедры инженерной геологии ТюмГАСА.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, объем работы - 115 страниц машинописного тексга. Работа проиллюстрирована 35 рисунками и сопровождается таблицами. Список литературы включает 123 наименования.

При подготовке работы автор пользовался фактическими материалами н консультациями Г.П.Мясниковой,. А.Г.Мухер, В.К.Рыбака, А.Н.Сидорова, В.И.Пяткова, которым выражает искреннюю признательность. Большая помощь в подготовке работы была оказана сотрудниками кафедры нефтепромысловой геологии ТюмГНГУ Белкиной В.А., Дорошенко А.А.ДСуклиным A.B. Особую благодарность хочется выразить научному руководителю профессору, доктору г.м.н., Волкову A.M. и заведующему кафедры нефтепромысловой геологии академику Каналину В.Г.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе дается краткое описание объекта изучения -лш'ологи чески экранированных залежей нефти в отложениях тюменской свиты.

Выбор Талинского месторождения в качестве объекта моделирования обусловлен полнотой разреза тюменской свиты на его территории и наибольшим количеством пробуренных разведочных скважин в этой части Красполенинского свода, к которому оно приурочено.

Тали некое месторождение нефти относится к числу гигантских по своим геологическим запасам, превышающим 1 млрд. т, сосредоточенным, в основном, в нижне-среднеюрском НГН надаомплексе. Площадь месторождения более 2500 км2. Особенность месторождения заключается еще и в том, что все залежи относятся к числу литологически и стратиграфически экранированных. Базисная залежь в отложениях шеркашшской свиты (пласты ЮК10-11) с 1983 года

находится б промышленной эксплуатации, отложения тюменской '.читы, отнесенные ранее в разряд низкопродуктизных, в настоящий момент рассматриваются как основной объект пророста з^лтасов по Тчлинскому месторождению и в целом по Краснолеиинскому своду,

В первой части первой главы дается общая характеристика бат-нижнекелловейского и аален-байосского нефтегазоносны?; комплексов. Далее приведен краткий обзор различных подходов к решению задачи расчленения разреза нижне-среднеюрских отложений и корреляции продуктивных пластов. Данным вопросом в разные годы занимались В.Г.Елисеев, И.И.Нестеров, Г.С.Ясович, А.Г.Мухср, Ю.Н.Карогодин, А.Э.Конторович, А.А.Нежданов, В.К.Рыбак и др. Основная проблема заключается в слабой дифференцнроввигости отложений среднеторского комплекса и отсутствии однозначной интерпретации результатов сейсморазведки и ГИС. Используемые в диссертации стратиграфические разбивки по разведочным ¿скважинам выполнены коллективом сотрудников ЗалСибНИГНИ под общим руководством ' В.К.Рыбака (1991-1994гг.) Корреляция пластов проведена с помощью линейной модели осадконакс шения, которая в общем виде была предложена Т.Б.Хсйтсом и сформулирована, в математическом виде для Западно-Сибирского бассейн^. А.М.Волковым и В.К.Рыбаком. Предполагаемая субпараллельность фаниц пластов группы IOK2-9 была учтена автором при построении структурных карт. .

Цитологическая экранированность залежей в тюменской свите во многом обусловлена полифациальным составом отложений, поэтому прогноз зон распрострак.шм коллекторов чаще всего проводится по палеогеографическим картам. В работе представлен очерк о палеогеографии района, написанный по материалам А.Г.Мухер, Г.С.Ясовича, А. А.Нежданова и яр. Включение в работу данного раздела имеет двоякую цель: с одной стороны, моделирование геологических объектов с помощью программы SIGMA предусматривает возможность учета априорной информации об общих свойствах объекта, в частности, о преимущественных направлениях зон развития песчаных отложений; с другой стороны, разница в параметрах модели

поля песчанистости на разных участках месторождения может служить доказательством существования на них различных сред осадконакоплешш.

Другим важным фактором, влияющим на процесс формирования залежей нефти, является тектоника района, В самом общем виде район исследований представляет собой Талииский вал, осложненный тремя структурами третьего порядка, которые соответствуют выступам фундамента.

В соответствии ' с тектоническим строением вся площадь месторождения для построения детальных карт была разделена на трн участка: Северо-Талинский, Талннский и Южно-Талинский.

Завершается первая глава описанием залежей нефти в пластах IOK2-3, ЮК4-5, ЮК7-8.

Вторая глава посвящена вопросам методики проведения геологоразведочных работ и роли моделирования в процессе изучения и освоения месторождений УВ.

Теоретической разработкой методов ведения разведки в разные годы занимались Бакиров A.A., Борисенко З.Г., Бриндзинский A.M., Габ-риэлянц Г.А., Кулахметов Н.Х., Нестеров И.И., Соколовский А.П., Тихомиров Ю.П., Хафизов Ф.З., Фролов Е.Ф. и др.

От того, насколько методика разведки соответствует типу месторождения и изменчивости его свойств, зависит рациональность всего разведочного процесса. Достоверность результатов и эффективность разведки будут тем выше, чем больше методика разведки соответствует характеру изменчивости параметров месторождения. Необходимость доразведки определяется недостаточной изученностью отдельных участков месторождения и обосновывается исходя из количественных и качественных критериев оценки достоверности модели объекта, восстанавливаемой по результатам бурения.

В данной работе рассматривается тип залежей, характерный для юрского НГК в пределах Красноленинсхого свода, где практически все месторождения многопластовые, а залежи в плане и разрезе разделены непроницаемыми экранами пазной мощности. Наиболее продуктивные и богатые по запасам залежи сосредоточены в основании осадочного

чехла, в связи с этим разведочные скважины закладывались на наиболее глубокий горизонт (шеркалинскую свиту),а вышележащие залежи исследовались попутно. Необходимость дополнительного изучения отложений тюменской свиты обусловлена несколькими факторами : 1) расширением площади нефтегазоносности снизу вверх; 2) различием литологических и фильтрацпопно-емкостных свойств отложений этих свит; 3) более сложным строением залежей в пластая группы ЮК2-9 относительно достаточно точно оконтуренных щнурковых залежей в ЮК10-11.

Решение о недостаточной разведанности какого-либо объекта обычно принимается на основании оценки эффективности проведенных работ и состояния изученности объекта. В настоящее время в теории и практике геологоразведочных работ нет достаточно обоснованного и бесспорного критерия оценки эффективности . Как правило, оценка эффективности разведки производится в соответствии с решаемой на данном этапе работ задачей и предстрвляет собой комплексный показатель. Различие методик заключается в разных способах вычисления ошибки оценки параметров зале кей.

К.Л.Семенов основными операциями разведки считает оконтурпвание, геометризацшо и определение средних значений параметров залежи и рассматривает методы их .<ценки.

A.М.Бриндзинский с соавторами в качестве комплексного критерия эффективности предлагают использовать показатель "ошибки разведки", который представляет собой сумму ошибок наблюдения, интерполяции и оконтуривания. Чем меньше величина "ошибки разведай" или чем выше точность проведения отдельных операций, тем более эффективно проведена разведка месторождения.

Другая группа методов, связанная, в основном, с процессом автоматического картирования геологических признаковых полей, изложена подробно в работах А.М.Волкова, А.Н.Сидорова,

B.М.Яковлева. Авторами этих работ предлагается использовать в качестве критерия эффективности разведки гтепечь достоверности восстанавливаемых по дашгым бурения скважин полей глубин, мощностей продуктивных горизонтов, пористости и т.д., используемых в

дальнейшем при автоматизированном подсчете запасов и планировании эксплуатационного бурения. Эффективность разведки оценивается величиной погрешности моделирования.

Количественная оценка изученности залежей может быть определена статистическими методами, которые позволяют выразить ее в числовом виде и соотнести со сложностью строения продуктивных пластов и изменчивостью основных подсчетных параметров. Вычисление статистических характеристик выборочной совокупности замеров параметра лежит' в основе одного из наиболее популярных методов определения оптимальной изученности залежей нефти и газа -методе стабилизации. Разведанкость залежей согласно теории стабилизации определяется точностью оценки основных подсчетных параметров: площади нефтеносности, эффективной нефтеиасыщенной мощности, пористости и нефтенасыщенностн. Эти параметры, как правило, подвержены наибольшим изменениям в процессе разведки. Другие подсчетные параметры (объемный коэффициент и удельный вес) изменяются незначительно и не являются определяющими при оценке разведанности месторождения.

В качестве оценок используются такие статистические характеристики как среднее, дисперсия и энтропия. Эти величины, по мнению Огнева А.Н., позволяют достаточно полно охарактеризовать процесс изменения оценки параметров в процессе разведки. Для литологически экранированных залежей наиболее «информативной характеристикой в определении оптимальной изученности является величина Ьэф, так как для стабилизации этого параметра необходимо бурение наибольшего количества скважин.

Одним из ■ сложнейших аспектов в разведке литологических залежей является определение положения в плане границ .распространения коллекторов. Этот вопрос достаточно полно освещен в работах Алексина А.Г., Габриэлянца Г.А., Керимова В.Ю., Хафизова Ф.З., Павлова М.Б.,Тихомирова Ю.П. и др. В настоящее время границу выклинивания (замещения), как правило, прослеживают путем бурения большого ч"сла оконтуривающих разведочных скважин, что приводит к большим неоправданным затратам и не дает сколь либо

существенного прироста запасов. Повышение эффективности разведки неантиклинальных залежей необходимо в первую очередь связывать с повышением точности прогнозирования положения линии лмюлогического замещения или выклинивания коллекторов по косвенным данным.

Другой весьма сложной процедурой в планировании разведан является выбор оптимальной плотности сети разведочных скважин; кроме экономического и технологического аспектов данный вопрос имеет еще и решающее значение при моделировании залежи, так как все автоматизированные методы картирования весьма чувствительны к системе размещения точек наблюдения. При анализе разведки месторождений Западно-Сибирской НГП было установлено, чтс для разведки литологически экранированных залежей необходима наиболее плотная сетка.-

Результатом проведения разведки является обобщение зсех полученных результатов в графическую модель (карту, чазрез, схему корреляции н т.д.) месторождения.

Моделирование залежей неизбежно связано г восстановлением по данным единичных замеров поля какого-либо признака по всей площади залежи.

В планировании разведочных рабог в качестве основного документа для выбора точек заложения скважин обычно используется структурная карта, которая представляет собой графическую модель поверхности кровли продуктивного горизонта. При размещении скважин наиболее важными являются закономерности распределения запасов по площади , поэтому в первую очередь подлежат моделированию параметры, определяющие объем залежей.

Поле значений Изф отражает распределение эффективного объема залежи и помимо морфологии ловушки и положения ВНК (ГЖК) определяется характером распределения пород-коллекторов а пределах контура залежи. Поле значений тЬэф или пкЬзф отражает распределение эффективных емкостей резервуара (либо непосредственно распределение объема, занимаемого нефтью или газом).

Модели этих параметров являются предметом исследований, реализованных с помощью ЭВМ.

В третьей главе подробно рассматриваются различные виды постановки задачи восстановления полей геолого-геофизических признаков и классификация современных методов моделирования.

В данной работе используется метод аппроксимации пота бикубическими сплайнами.

Задача восстановления поля формулируется в вариационном

виде:

пнпЭДАГ-иЦ* м +а|рГ|^} , (1)

Первое слагаемое - функционал метода наименьших квадратов, отвечающий за интерполяцию данных, минимизирует расстояние между векторами М и и в пространстве Им . Вектор и - вектор замеренных значений поля в точках; £ - вектор неизвестных коэффициентов в искомой функции. А - линейный оператор, в частном случае - это линейный функционал, действующий из пространства в Я*. Вид линейного функционала Ьк определяется видом измерений в точках наблюдения и в общем случае записывается следующим образом:

ЬкГ= (т, У)ч * {|х=хк .4 = 0,1,2 ,

где *7-граднент; ш - вектор направления; ч - порядок производной. При д = 0 вычисление функционала сводится 'к вычислению значений функции в точке, при 9=1 вычисляется первая производная по направлению т, при вычисляется вторая производная по

направлению ш. Различные виды функционалов позволяют учитывать разнородную информацию о восстанавливаемом попе.

Второе слагаемое в [1] минимизирует норму дифференциального оператора БГ , налагающего определенные ограничения на вид искомой функции. Коэффициент сс позволяет варьировать относительным вкладом различных условий: чем больше ос, тем более сглаженной будет искомая поверхность. = 0 в том случае, если во всех точках сама функция, либо ее первая производная равны кулю.

Далее в работе описаны некоторые частные случаи постановки вариационной задачи.

Для повышения детальности и точности создаваемых моделей' необходимо использовать дополнительную косвенную информацию о месторождении, предстагленную в математическом виде. Так как мы не можем точно воспроизвести сложный процесс формирования полей геологических признаков, на основании точечных замеров в скважинах и априорных знаний об объекте молено выявить лишь некоторую закономерность в поведении того или иного параметра .

Линейную модель взаимоотношений границ можно представать в

виде

Г = aq + с или {- aq -с = 0 (2) , где

Г - искомая функция , для которой существует вектор наблюденных значений и = (и1,и2,иЗ,...ип).

д - вектор коэффициентов поля , используемого в качестве косвенного признака, ц =

В качестве второго слагаемого в постановке задачи берется норма производной выражения [2];т.е. наряду с результатами наблюдения поля Г в задачу вводятся параметры модели поля q1 более доступного изучению, чем (.

Стабилизирующий функционал Б может быть представлен в виде дифференциального уравнения вида ВГ=0. Ввод в вариационную задачу этого условия означае", что необходимо найти такую функцию Г, которая согласуется с результатами наблюдений и одновременно является решением дифференциального уравнения. То же самое относится к уравнению 0(Г^-с)=0.

С этой точки зрения выбор стабилизирующего функционала Б означает поиск дифференциального уравнения, которое бы описывало процесс формирования поля. Имеющиеся программы позволяют решать задачи моделирования при разных типах дифференциального уравнения.

1) Важные частные виды уравнений:

а) - уравнение Лапласа, которому удовлетворяют поля концентрации веществ в растворе, пота температур при установившемся режиме, поля силы тяжести и т.д. Использование этого

уравнения в задачах моделирования геологических объектов позволяет представить осадконакопление как процесс заравнивания тектонического или эр^зионного ^ельефа. Решение уравнения обладает свойствами минимума поверхности.

б) - бигармоническое уравнение. Как показали исследования в области тектонофизики, при некоторых, геологически обоснованных предположениях, этому уравнению удовлетворяют границы слоистых толщ при их смятии за счет бокового сжатия или блоковых подвижек твердого субстрата. Решение обх.ада'ет свойством минимума кривизны.

п) Специальные виды уравнений, в которых вводятся параметры анизотропии поля (ориентация и соотношение осей аномалий)

3) Произвольное уравнение второго порядка с постоянными коэффициентами.

Варьируя весами на различные виды информации, типами дифференциальных операторов и их комбинациями можно найти оптимальное решение задачи картирована. Сложность состоит в том, что для разных полей свойств и различных комбинаций исходных данных необходимо находить оптимальный режим путей многократного решения задачи и оценки качества получаемого на каждом этапе решения.

Существуют три способа оценки качества модели:

1. Сравнение с точной моделью. За точную принимается модель, построенная по результатам эксплуатационного бурения.

2. Сравнение между собой двух последовательных моделей, построенных на ¡-ом и ¡+1 этапах разведки.

3. Оценка погрешности на прогнозе, т.е. оценка дисперсии величины , которая является разностью между значениями модели и фактическими значениями поля в эксплуатационных скважинах.

Два первых способа заключаются в вычислении интеграла от квадрата разногш функций, третий - стандартная статистика. Разница между ними в том, что в результате интегрирования получается среднев ,вешанная по площади дисперсия, а в третьем способе -дисперсия в дискретной сети наблюдений.

Одну из основных задач исследования составляет выбор оптимальной методики картирования поля Ьэф.

Построение карт эффективных мощностей вызывает достаточно большие трудности, так как в данном случае весьма трудно разделить закономерную и слу айгую составляющие, из которых асладьшается величина замера Ьэф в скважине. В данной работе использован метод, предложенный В.А.Ароновым, который заключается в построении карты тренда эффективной мощности, которая практически исключает влияние случайных, помех и дает наименьшую ошибку на прогнозе. При этом желательно, чтобы отклонения сглаженных значений от наблюденных не превышали точности замеров Ьэф:

|Ьег-11,1Л| <0.5.

Для реализации задачи был выбран минимальный шаг сетки сплай-.а, который удовлетворяет вышеизложенным условиям. Построен график зависимости функции автокорреляции Ьэф от расстояния между узлами сетки сплайна. На графике видно, что радиус коррелируемости величины Ьэф не превышает 1.5км, т.е. при использовании шага равного 2км для картирования поля эффективных мощностей по всей площади месторождения, полностью нсключ. гтсц влияние случайных процессов (случайных ошибок). Остаточная дисперсия в точках наблюдения не превышает 0.372м.

Для задания "озможной границы замещения коллекторов в точках, находящихся по середине между соседними скважинами, в одной из которых есть коллектор, а в другой его нет, предполагается равенство п1 — + п2— = 0, где (п1,п2) - вектор, касательный к границе выклинивания; либо принимается Дх,у)=0.

Далее в работе решается задача выделения участков повышенной концентрации запасов, которые могут быть рассмотрены как первоочередные объекты прироста запасов идоразведки.

Задача оценки запасов состоит из двух последовательных манипуляций ; 1)) построение карт по результатам наблюдений; 2) преобразование карт л величину запасов месторождения в целом.

IS

С помощью математического моделирования задача нахождения объема пород, содержащих нефть, решается интегрированием ступенчатой (кусочно-г тголн.чой^ функции, дня расчета собственно запасов' нефти можно использовать следующую формулу (А.Н Сидоров, 1979):

Q=qf (min(G(x,y),H(x,y))-max(P(x,y)H(x,y))dxdy,

где щх.уу - эффективная мощность, Н(х,у)Н(х,у) - структурные карты по кровле и подошве пласта соответственно; G(x,y) - карта ВНК; Р(х,у) - либо поверхность песЬгласия, либо ГНК, в зависимости от строения залежи.

Выражение под знаком интеграла состоит из двух сомножителей: min (Go(x,y),H(x,y)) - так (Р(х,у),Н(х,у))

определяет внешнюю геометршо залежи

- долю коллекторов в точке-(х,у).

Таким образом, для оценки запасов необходимы структурные карты, карты эффективной мощности и ВНК. Все прочие параметры в данном варианте приняты постоянными и обозначены q. При анализе разведанности это допустимо, так как основные погрешности оценки объема залежи связаны с неточностями внешней геометрии.

Построение карт удельных нефтенасыщенных объемов проводилось для трех этапов в целях определения степени стабилизации данного параметра и зависимости его от уровня изученности площади. Кроме того, ставилась задача выбора оптимальной формулы для подсчета удельного объема " нефти на единицу площади, интегрированием которой получают запасы нефти в пределах залежи. Постановка этой задачи связана с теоретическими исследованиями, проведенными рядом исследователей в целях повышения точности оцет;и запасов объемным методом. В частности. А.И.Сидоровым £>ьшо теоретически доказано, что две модификации формулы объемного метода подсчета запасов

Q^—JMf'Jk.df'Jmdf (1) и Q2=Jh,/k„*mdf (2)

А F F F F

не эквивалентны. Из проведенных вычислений был сделан следующий вывод: на начальных этапах разведки вполне удовлетворительную оценку запасов можно получить пользуясь математическим ожиданием (средним арифметическим) геологического параметра, на более псдних стадиях разведки необходимо учитывать наличие детерминированной составляющей с помощью построения функциональной модели признака.

В четвертой главе представлены результаты практического опробования методических разработок, описанных выше, на примере Талинского месторождения. В виду того, что объем нефтесодержащих пород зависит, главным образом, от внешней геометрии залежи и величины Ьэфн, особое внимание в работе уделялось картированию ловушек и полей 11эф.

1. Построение структурных карт. Для определения момента стабилизации модели струкгурной поверхности вся информация по разведочным скважинам была объединена в 11 блоков в соответствии с годами (этапами) разведки. Для каждого этапа разведки выбирался подходящий тип стабилизирующего функционала, вес на точки наблюдения, вес на априорную информацию в виде карты по отражающему горизонту "Б", ) , анизотропных стабилизаторах подбирались параметры анизотропии. Для каждой модели вычислялась величина прогнозной ошибки в эксплуатационных скважинах. В результате проведения многочисленных экспериментов был сделан вывод о том, что наилучшими прогнозными свойствами обладает карта, построенная по результатам 5-го года разведки (27 скважин) с помощью комбинированного стабилизатора 0.7 ВкГ + 0.3 ВрГ . Последующее разбурнвание площади не внесло значительных из :енений в модель структурных границ пластов. Использование данных сейсморазведки оказалось наиболее оптимальным на 4-ом этапе разведки при 16 пробуренных скважинах.

2. Построение карт ВНК. На данный момент времени положение ВНК в отложениях тюменской свиты определено с достаточной долей условности, поэтому при построении поверхности раздела "нефть-вода" учитывались данные трех видов: 1) данные по скважинам, в которых

ВПК точно установлен,2.) данные по скважинам, в которых зафиксированы притоки воды, и 3) данные по скважинам, из которых получена только нефт . КомС и. фованием трех условий получена поверхность первого порядка (отдельно для каждого подсчетного обьек ^а), выше которой велика вероятность вскрытия нефтенасыщепных отложений, а ниже - водонасыщенных. Для Талинскон площади поверхность раздела имеет вид наклонной плоскости, для Южно-Талинской площади поверхность ВНК имеет более сложный вид.

3. Построение карт эффективных толщин. В задаче аплрок-имации поля Ьэф учитывались замеры ноля в разведочных скважинах, сведения о палеогеографии н тектонике района, данные о вероятном положении лптологических экранов. Проверялись возможности функционального учета зависимостей типа Ьэф (Ьоб) и Изф = {\Нкр), а также возможности использования нестандартных стабилизаторов трех, описанных выше, типов.

В процессе картирования поля эффективных. мощностей было установлено, что иногда удобно использовать разложение поля признака на сумму полей с разной ориентировкой осей анизотропии. Это относится, например, к карте Ьэф по залежи пласта ЮК4-5 на Южно-Талинской площади, которая представляет собой систему разноориентированных линз, разделенных непроницаемыми экранами. То же самое можно сказать о картировании русловых отложений пласта ЮК7-9.

4. Выделение лптологических ловушек. Границами залежи литологически экранированного типа явля; тся поверхности кровли и подошвы пласта, поверхность ВНК и поверхность литологического выклинивания (замещения) продуктивных отложении. Для оконтурнвания ловушек был проделан ряд экспериментов по поиску оптимальной методики трассирования границ литологического замещения коллекторов непроницаемыми породами,. Данная задача не имеет единственного решения в силу отсутствия четкой границы "коллек.ор-неколлектор". С учетом того, что в подсчетах запасов по среднеюрским отложениям граничным значением открытой пористости принято значение 8%, граница замещения принималось именно по этой

изолинии на карте шо, построенной по данным 126 разведочных скважин.

С помощью арифметических и логических операций над картами были выявлены участки наиболее вероятного существования трех, двух, одной заложи и зоны вероятного отсутствия коллекторов.

5. Построение карт распределения нефтенасыщенных объемов пород. В соответствии с описанной выше метс.япшй для создания моделей залежей были построены карты то,Кпп,Ьэф. Произведение этих параметров дает оценку нефтеиасыщенного объема пород в каждой точке залежи. Интеграл от произведения есть величина объема нефтесодержащих пород в целом по площади. Для построен!« карты оценки суммарного нефтеиасыщенного объема по разрезу всей тюменской свиты были учтены данные по тем горизонтам, из которых получены промышленный притоки нефти: IOK2-3, ЮК4-5, IOK7-3. Даннгч карта может быть использована для контроля при проведении буровых и испытательных работ на месторождении.

6. Выделение участков, требующих доразведки для подсчета запасов по промышленным категориям. Данная операция производилась с помощью программы SURFER, позволяющей в составе единой модели выделит. отдельные участки, оценить их площадь и объем. Выделение участков производилось по принципу категорийности запасов. Участки, по которым произведен подсчет запасоз категории С1, "сключались из модели распределения запасов. Для оставшейся территории месторождения необходимы дополнительные мероприятия по повышению уровня изученности.

В целях определения необходимого для детальной разведки ■ месторождения числа скважин строились графики стабилизации ос юпных подсчетных параметров mo, Кпп, Ьзф и вычислялась плотность сетки, которая должна быть достигнута доя завершения разведки среднеюрских отложений. Кроме того, построена карта дисперсии величины Иэф, которая использовалась для определения точек заложения деталнзациоиных скважин.

Для тех участков, по которым планируется прирост запасов категории С1, составлена таблица модельных значений площади нефтеносности и объем? запасов нефти.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведение вычислительных экспериментов, анализ данных разведочного бурения и сейсморазведки, привлечение литературных источников позволило уточнить ' некоторые особенности строения залежей нефти в среднеюрских отложениях на территории Талинского месторождения.

Результаты проделанной работы можно сформулировать следующим образом.

1. На основании построенных моделей структурных поверхностей пластов ЮК2-9 был сделан вывод о приоритетной роли тектонического фактора в форм1гровании современного структурного плана среднеюрских отложений.

2. Анализ величин Ь.эф в разведочных скважинах позволил определить радиус коррелируемое™ данного параметра и выявить в его составе региональную и локальную составляющие. С помощью метода сплайн-аппроксимации были построены карты

детерминированной составляющей Ьзф.

3. Детерминированная составляющая величины 1зэф определяется, в основном, палеогеографическим планом отложений и их фациальной принадлежностыо. При построении карт Ьэф эта закономерность может быть учтена с помощью стабилизирующих функционалов и ввода априорной информации о характере распространения коллекторов.

4. Построение моделей отдельных залежей привело к заключению о существовании различных палеогеографических обстановок в период формирования одновозрастных отложений ца территории Талинского месторождения. Наибольшей степенью сложности характеризуются залежи Южно-Талинской площади. Вверх по разрезу степень анизотропности поля Иэф уменьшается.

5. На локальную изменчивость величины Ьзф сильное влияние оказывают постседиментационные процессы (карбонатизация песчано-. глинистых отложений, выщелачивание, трещинообразование и т.д.). которые приводят как к снижению, так и к повышению продуктивности коллекторов. Учет этих процессов в детерминистической модели пока не представляется возможным, поэтому локальную составляющую Ьэф предлагается рассматривать как случайную величину, которая учитывается в статистических методах анализа данных.

6. Четкой зависимости между современным структурным планом и величиной Ьэф установить не удалось, лишь для бат-раннекелловейсхих отложений зафиксирована преимущественная приуроченность максимальных значений Иэф к присводовым частям положительных структур 3-го порядка, осложняющих Таганский вал.

7. Для Талинского месторождения характерно сложное строение поверхности водо-нефтяного контакта, представляющего собой ступенчатую поверхность, что приводит к необходимости построения отдельных карт ВНК для каждого подсчетного объекта. Общей особенностью для всех карт ВНК является не согласованность со структурным планом и общий наклон в западном направлении.

8. При выделении лов; лек, в сретдеюрсхих сложениях установлено некоторое увеличение площади нефтегазоносности вверх по разрезу, но полного совпадения контуров залежей не наблюдается. Данная особенность ншша свое отражение в разной успешности разведочного бурения по разным объектам: наиболее высок процент успешности для пласта ЮК2-3, залежь нефти в котором вскрыта 60% разведочных скважин, наиболее низкий - у пласта ЮК7-8 ( 35%).

9. При построении карт удельных нефтенасыщенных объемов на.шучший результат получен при учете распределения по площади не только величины Ьэф, которая сильнее всего влияет на величину удельных запасов, но и то и Кнн. Полученные модели не противоречат результатам авторов подсчета запасов и могут быть использованы при планировании дораэведки и разработки продуктивных пластов в отложениях тюменской свиты.

10. Шсгроепие графиков стабилизации подсчетных параметров выявило наиболее низкую скорость стабилизируемое™ средней величины Ьэф, что соответствуем о^щей закономерности . Количество скважин' стабилизации может быть учтено при планировании детальной. разведай месторождения с помощью специальных формул. Вычисление количества скважин, необходимых для подсчета запасов промышленных категорий производилось с учетом карты дисперсии величины йзф, отражающей уровень изученности территории.

Общий смысл работы заключается в экспериментальном выборе методики моделирования , которая могла бы приблизить существующие представления о строении объекта к оптимальному "решению задачи восстановления поля геологического признака по отдельным керегуляризованкым данным.

Дальнейшее улучшение методики может быть связано с поисом точных математических • моделей процессов, приведших к формированию залежей нефти в сложнопостроенных коллекторах.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Анализ разведки крупных литологических залежей на примере Вынгапуровского месторождения // Нефть и газ Западной Сибири . Проблемы добычи . и транспортировки . Тезисы докл. межтосударст.научно-технической конференции, посвященной 30-летию

s института. -Тюмень, -1993. С. 31-32.( совместно с A.M. Волковым).

2. Оптимизация построения карт эффективных мощностей с помощью аппроксимации поля бикубическими сплайнами. // Тезисы докладов межвузовской научно- технической конференции. -Тюмень, ТюмГАСА ,1995.- С.43. ■

3. Выбор рациональной сети разведочных скважин с помощью карт распределения основных подсчетных параметров . II Нефть и газ Западной Сибири. Тезисы международной научно-технической конференции. -Тюмень, 1996.-С. 10.

4. Оптимизация поисково-разведочного процесса с помощью применения теории стабш.лзации. II Нефть и газ Западной Сибири .

Тезисы международной научно-технической конференции. -Тюмень, 1996.-С.24.( совместно с А.М.Волковым).

Подписано к печати 16 05.1996

Формат 11 Объем 1п.л.

Тираж 100 Заказ 173

Печать - плоская

Ротапринт ТюмГНГУ, 625000, Тюмень, Володарского, 33