Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геолого-промысловое моделирование сложнопостроенных скоплений углеводородов на основе современных компьютерных технологий

ВАК РФ 25.00.12, Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Рагех Гамиль Мохамед Ахмед

Введение

Глава 1. Классификации сложнопостороенных залежей углеводородов по геологическому строению.

Глава П. Принципы и методы наглядной визуализации сложнопостроенных объектов нефтегазоносных толщ.

2.1. Вопросы геометризации геологических тел для ловушек и залежей сложного типа.

2.2. Методические примеры графического моделирования геоинформации.

ГлаваШ. Анализ особеностей геологического строения и изучения отдельных залежей различных нефтегазоносных провинций.г.

3.1. Отличительные свойства генерации и аккумуляции природного газа.

3.2. Особености миграции углеводородных флюидов и сохранность залежей газа и нефти.

3.3. Обоснование многофакторной модели к анализу особенностей доизучения газоконденсатных объектов неокома Северо-Уренгойского месторождения.

3.4. Обоснование многофакторной модели к анализу особенностей доизучения месторождения Восточный Акжар.

Глава 1У.Основные направления оптимизации изучения сложнопостроенных скоплений углеводородов и рекомендации по совершенствованию комплекса графического моделирования геоинформации.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геолого-промысловое моделирование сложнопостроенных скоплений углеводородов на основе современных компьютерных технологий"

Актуальность работы» Нефтяной и газовой промышленности многих стран мира предстоит в ближайшие годы уделять все большее внимание освоению резервов нетрадиционного типа нефтегазовых скоплений. Это обусловливается многими причинами, главной из которых является выработка запасов сравнительно простых по строению и неглубокозалегающих залежей углеводородов (УВ), связанных с антиклинальными структурами. Уже в настоящее время встают вопросы по вовлечению в разработку значительного числа скоплений УВ, в т.ч. и глубокозалегающих, с запасами, ранее считавшихся нерентабельными (например, с ухудшенными фильтрационно-ем костными свойствами пород коллекторов). Так, только разведанные запасы газа из низкопроницаемых песчаников США оцениваются до 1 трлн. куб. м, а в России плотные коллектора практически имеют повсеместное развитие в нефтегазоносных регионах. В этой связи актуальным представляется повышение уровня добычи УВ и для Йемена - родины автора настоящей работы, где залежи нефти и газа Южной синеклизы Руб-эль-Хали приурочены к меловым терригенно-карбонатным отложениям, отличаются сложным геологическим строением - соляной тектоникой юры и среднего миоцена с элементами экранирования ловушек по разрывам. Различные направления изучения таких сложнопостроенных природных резервуаров и пути оптимизации разработки залежей УВ нетрадиционного типа рассмотрены на примере месторождений Западно-Сибирской, Северо-Кавказско-Мангышлакской, Прикаспийской нефтегазоносных провинций, имеющих определенное сходство с месторождениями Йемена (Адаль, Амаль, Джабаль, Камаль, Райбан и др.).

Йемен занимает второе место среди стран Красноморского региона по доказанным запасам нефти (544 млн.т) и третье по газу (478,6 млрд. куб.м) после Саудовской Аравии, Саудовской Аравии и Египта соответственно. На 3

01.01.1998 г. здесь пробурено 299 продуктивных скважин и добыча нефти стабилизировалась на уровне 18,88 млн. т/год. Есть значительные перспективы освоения открытых нефтяных и нефтегазоконденсатных залежей и новых, при расширении использования вторичных и третичных методов воздействия на пласт, интенсификации добычи с учетом имеющихся скважин и сети трубопроводов к нефтегазоперерабатывающим заводам, портовым терминалам Красного моря и Аденского залива.

Цель исследований. Основной целью исследований является научное обобщение принципов и методов интерпретации и визуализации геоинформации при построении графоаналитических моделей, отражающих геологическое строение сложнопостроенных залежей УВ, для эффективного управления реальной нефтегазоносной пластовой системой.

Основные задачи исследований:

• анализ существующих классификаций залежей УВ нетрадиционного типа и выделение основных их характеристик по геологическому строению ловушек;

• обобщение принципов и методов интерпретации и визуализации сложнопостроенных объектов нефтегазоносных толщ с учетом современных компьютерных технологий;

• изучение особенностей геологического строения и разработки отдельных залежей УВ на основе многофакторной геометризации геоинформации;

• обоснование рекомендаций по совершенствованию постоянно действующих геолого-промысловых моделей залежей УВ.

Научная новизна. Выполненные исследования позволили получить новые представления о геологическом строении и характере нефтегазонасыщения отдельных объектов - залежей УВ, разработать научные рекомендации по их моделированию на новом качественном уровне -многомерной геометризации геоинформации.

Практическое значение. Реализация научно-обоснованных положений по эффективному и целенаправленному освоению ресурсов УВ в залежах позволит значительно поднять уровень добычи нефти, газа, конденсата в отдельных странах (в т.ч. и в Йемене), особенно в «старых» добывающих регионах мира.

Фактический материал. Диссертация написана по материалам кафедры промысловой геологии нефти и газа, По "Грознефть" и с использованием опубликованных литературных данных

Апробация работы. Отдельные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных конференциях «Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа» (Москва, 1998), «Теория и практика геолого-экономической оценки разномасштабных нефтегазовых объектов» (Санкт-Петербург, 1998), XV Губкинских чтениях (Москва, 1999).

Публикации. По теме диссертации опубликовано пять печатных работ.

Структура и объем работы.

Работа состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем представлен 128 страницами машинописного текста, иллюстрирован 26 рисунками и 3 таблицами. Список литературы включает 50 наименований.

Диссертация выполнена на кафедре промысловой геологии нефти и газа РГУНГ им. Й.М.Губкина в период обучения в аспирантуре под научным руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Й.В.Истратова, которому автор выражает благодарность за полученные советы, постоянную помощь и консультации.

В процессе работы над диссертацией автор пользовался советами и помощью членов кафедры, которым также выражает свою искреннюю признательность.

В диссертации защищаются следующие положения: 5

1. Выявленные особенности геологического строения и нефтегазоносности отдельных сложнопостроенных залежей различных нефтегазоносных провинций.

2. Построенные многофакторные модели геолого-геофизической информации, отражающие многомерные связи изученных объектов нефтегазонакопления.

3. Рекомендации по совершенствованию постоянно действующих геологопромысловых моделей сложнопостроенных скоплений углеводороов.

В главе первой рассматриваются классификации сложнопостроенных залежей углеводородов нетрадиционного типа по геологическому строению. Многообразие ловушек и залежей УВ флюидов связано как с морфологическими, так и с генетическими факторами. Региональные стратиграфические перерывы и резкая смена литолого-фациальных характеристик горных пород осадочных бассейнов предопределяют широкое развитие в них неантиклинальных ловушек.

Описание ловушек неантиклинального типа содержится в материалах многих исследователей. Этому вопросу уделяется большое внимание в известных работах И.М.Губкина, Й.О.Брода, ИА.Еременко, А.И.Леворсена, А.М.Зорьюгаа, К.С.Маслова, АХ.Алексина и др. В любом нефтегазоносном районе по мере опоискования структур антиклинального типа неизбежно возникают вопросы об обнаружении скоплений нефти и газа в ловушках неантиклинального типа, контролируемых зонами регионального выклинивания продуктивных толщ и стратиграфического несогласия. Решение вопросов эффективного освоения и разработки сложнопостроенных залежей, приуроченных к таким зонам, обеспечит стабилизацию и дальнейший рост уровня добычи УВ сырья «старых» нефтегазодобывающих регионов.

Вопросы поисков, разведки залежей нефти и газа, связанных с 6 ловушками нетрадиционного типов, а также их разработки, являются сейчас весьма актуальными, имеющими большое народнохозяйственное значение; с освоением этих залежей связаны перспективы роста добычи нефти и газа не только в России, но и во всем мире.

Независимо от существующих точек зрения на генезис УВ скоплений еще раз подчеркнем, что для их формирования необходим целый ряд условий, в т.ч. наличие самого резервуара (коллекторов, покрышек), ловушек соответствующего типа и объема. В этой связи произведено ранжирование типов ловушек (залежей) по геологическому строению для обоснования принципов и методов их детальной геометризации и на основе построения графических моделей, выбор эффективных направлений оптимизации газо- и нефтедобычи.

Правильное представление о геометрии ловушек зон регионального стратиграфического выклинивания и литологического замещения пород коллекторов дает возможность не только выбирать рациональную методику разведки залежей нефти и газа, но и разработки нефтегазовых скоплений. Изучение залежей в ловушках сложного строения должно проводиться с широким привлечением данных сейсморазведки и ГИС на основе программ компьютерного моделирования.

Анализ опубликованных материалов позволил выделить основные закономерности в размещении неантиклинальных (прежде всего литологических и литолого-стратиграфических) залежей - наименьшее количество таких залежей разной крупности УВ состава во всех типах осадочных толщ выявлено к настоящему времени на глубинах до 1,5 км; максимальное их развитие приходится на глубины диапазона 1,5 - 3 км.

Обстоятельный анализ различных классификаций был проведен ранее Г.А.Габриэлянцем и другими (1970, 1975-1985), которые пришли к выводу, что наиболее правильным является объединение всех рассмотренных ловушек и связанных с ними залежей нефти и газа в неантиканальные. Не 7 отрицая, эти выводы в отношении обобщающего термина ловушек и залежей такого типа отметим, что применение давно установившихся терминов, употребляемых еще в общих классификациях правомочно, и поэтому в данной работе используются понятия литологических, стратиграфических и комбинированных (ЛСК) залежей нефти и газа. Корректировка различных классификаций ЛСК залежей нефти и газа не являлась самоцелью, поэтому в работе приводится и используется как основа классификация, предложенная А.А.Бакировым (1973) с дополнениями В.Ю.Керимова (1982).

Объектом исследования в настоящей работе стали залежи УВ, связанные с ловушками ЛСК и других нетрадиционных типов с целью оптимизации их разработки. Среди таких ловушек выделены складки уплотнения (мэотис, понт) северного платформенного склона Западно-Кубанского прогиба; деформационно-будинные (олигоцен - миоцен) южного складчатого борта Большого Кавказа, Центрального, Восточного Предкавказья; сложнопостроенные тонкослоистого разреза неокома севера Западной Сибири; осложненные соляной тектоникой (Прикаспийская впадина).

Во второй главе изложены принципы и методы наглядной визуализации сложнопостроенных объектов нефтегазоносных толщ. Геологическая документация при геологоразведочных работах на нефть и газ, изучении и разработке нефтегазовых скоплений включает литолого-стратиграфические колонки и разрезы, корреляционные схемы, профили, графики, специальные карты. Это одномерные и двумерные графические изображения горно-геологических объектов нефтегазоносных толщ. С усложнением геологического строения залежей УВ флюидов, возникла необходимость применения различных модификаций ортогональных проекций, использования аксонометрических, перспективных, векторных и аффинных проекций. Трехмерная (объемная) графика отражает естественную форму ловушки, залежи в Евклидовом пространстве - в соответствующих 8 координатных системах. В основе методов ее построения могут лежать специальный синтез двумерных графических изображений - карт и профилей (разрезов, колонок) или использование трехмерных сеточных моделей при обработке первичного фактического материала с применением компьютерных технологий; такие изображения принято относить к блок-схемам и блок-диаграммам.

Применение современных компьютерных программ позволяет моделировать с различной п-мерносгью признаковых (вещественных) и волновых (потенциальных) характеристик сложное строение изучаемого горно-геологического объекта. В этой связи актуальность проблемы изучения геологической среды в трехмерном пространстве с целью прогнозирования, поисков и разработки месторождений полезных ископаемых подчеркивалась и президентом МС ГНК У.Г.Кордани (1989) на 28-й сессии Международного Геологического Конгресса.

Методы математического моделирования объектов нефтегазонакопления и визуализации результатов исследования геологического пространства основываются либо на детерминистическом, либо на стохастическом подходе. Определяющим свойством числовой модели и ее графической интерпретации является вероятностный по достоверности и точности информации характер, обусловленный пространственно-временной неоднородностью геологической среды. Геологическому признаковому пространству присущи непрерывно-прерывистый характер структуры и свойств, необратимость и не тождественность процессов, в нем протекающих. Выделение названных объектов и отображение результатов их изучения на многофакторных образно-знаковых графических моделях, в определенных пространственных координатах основывается на известных принципах выбора вида проекции, форм аппроксимации и методах геометризации (Истратов И.В., 1996).

Геометризация геоинформации - это наглядное представление, в 9 отличие от табличных цифровых данных, формализованных параметров и их образной взаимосвязи в виде линий, плоских и объемных геометрических фигур в одно-, двух-, трех-, многомерных координатных системах качественных и количественных признаков природных резервуаров, ловушек, залежей, объектов нефтегазонакопления. К графическим моделям, представляющим образно-знаковое изображение исследуемых объектов, можно относить различного вида и информационной нагрузки графики-диаграммы и графики в изолиниях - профили, разрезы; схемы, карты, планы; блок-схемы и блок-диаграммы.

В соответствии с принципами и методами наглядной визуализации геоинформации, созданием графических моделей объектов исследования с отражением формы, свойств и процессов, в них происходящих, на основе компьютерных технологий многофакторной геометризации сложнопостроенных объектов нефтегазоносных толщ, уточнен и расширен комплекс необходимых графических документов. Он включает наиболее рациональную систему проекций и вид изображения залежи (месторождения) для более эффективного планирования и проведения оптимизационных мероприятий по добыче углеводородного сырья.

В нефтегазовой геологии, кроме ортогональных проекций, проекций с числовыми отметками, необходимо шире применять аксонометрические и перспективные, статические и динамические модели для практических целей изучения и моделирования залежей.

Залежи нефти и газа - сложные природные системы. Статическое геолого-промысловое моделирование на основе геометризации призвано отображать главные элементы строения УВ скоплений - структурно литологическую неоднородность резервуара, начальные энергетические параметры, физические и химические характеристики пластовых флюидов. Динамические модели залежей УВ, построенные на графической основе, включают особенности динамики гидротермобарических, геофизических, ю геохимических полей, их вариаций в процессе разработки, прогноз процессов нефтегазоизвлечения. Ретроспективное и прогнозное моделирование позволяет решать комплекс задач по регулированию разработки, охране недр и окружающей среды.

Особенности традиционного моделирования природных статических и динамических систем известны. Расчет количественных показателей, их графическая визуализация при отображении особенностей геологического строения залежей и различных процессов, осуществляется с использованием современных компьютеров и программ. Среди последних отметим широко распространенные: Excel, Surfer; Isogine (ВНИИГАЗ); ШАР RMS, IRAP Mapping, IRAP 2, STORM, MORE (ИПНГ PAH); Eclipse (Schlumberger Geo Quest).

Принципы и методы начертательной геометрии позволяют решать и метрические (измерения), и позиционные (на принадлежность и пересечения) задачи при геометрическом моделировании и математических действиях с поверхностями топографического порядка. В целом, проектные работы при разработке залежей нефти и газа включают: графическое моделирование, оценку запасов, имитационное моделирование, оптимизацию добычи. Перечисленные работы подразумевают построение стохастических и детерминированных моделей, имитационных моделей трехмерных и многомерных.

При решении комплексных вопросов разработки сложнопостроенных объектов, автором расширен спектр используемых принципов и методов для изучения и освоения нетрадиционных залежей УВ со сложными геофлюидодинамическими системами.

В третьей главе, анализ особенностей геологического строения и разработки залежей нетрадиционного типа начинается с изучения структуры ловушки естественных полей УВ скоплений. Как обосновывается в работе, характеристики геодинамического, геотермобарического,

11 газогеохимического, гидрогеохимического полей многомерного признакового пространства сложнопостроенных нефтегазоносных объектов и процессов, в них протекающих, целесообразно изучать на многофакторных образно-знаковых графических моделях, построенных в многомерных пространственно-временных координатных системах. Изложенные принципы и методы такой геометризации призваны оказать существенную помощь в наглядной визуализации геологического, признакового пространств нефтегазоносных толщ, объектов разработки, при подсчете запасов УВ сырья нетрадиционных типов залежей, приуроченных к зонам формирования вторичных коллекторов, вертикальной деструкции и дилатансии, сложных фазовых переходов многопластовых залежей тонкослоистых разрезов. На такой основе, с использованием современных компьютерных технологий, возможно учитывать и отражать на плоскости чертежа одновременно многие характеристики-параметры залежи с целью ее геолого-экономической оценки, оптимизации выбора числа, местоположения скважин (разведочных, эксплуатационных, нагнетательных). Многофакторное графическое моделирование позволяет не только наглядно представлять имеющуюся геоинформацию, но и синтезировать новую, расшифровывающую особенности геологического строения и нефтегазонасыщения разномасштабных объектов нефтегазодобычи (Истратов И.В., Подгорнов A.B., Рагех Г.М.-А., 1998, 1999). При этом, важное значение имеет выявление закономерности пространственного распределения ряда параметров и при дифференцированном подсчете запасов объемным методом, среди которых основные геометризация подсчетного объекта ловушки (формы структуры) и тела залежи (границ раздела флюидов; коллекторов с одинаковой газо- и нефтенасыщенностью) (Плотников A.A., Дворецкий П.И., 1998).

В представленной работе описываются особенности построения многофакторных моделей и детализации геологического строения с целью

12 доразведки и оптимизации разработки залежей газоконденсатных объектов иеокома севера Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции (на примере Северо-Уренгойского месторождения) палеозоя (месторождение Акжара, Прикаспийская впадина).

Западная Сибирь останется главным газо, нефтедобывающим и перспективным регионом для развития сырьевой базы энергетических ресурсов России в начале третьего тысячелетия. Кроме уникального по газопродуктивности сеноманского комплекса, в котором сосредоточены основные газовые месторождения - Уренгойское, Медвежье, Ямбургское и другие, значительные уровни добычи УВ сырья связываются с неокомом (в т.ч. ачимовской толщей).

Северо-Уренгойское месторождение, расположенное к северу в непосредственной близости от Уренгойского, находится в пределах Надым-Пур-Тазовского газодобывающего района. Выполненные геофизические исследования в скважинах совместно с результатами изучения разрезов по керновому материалу позволили обосновать признаки и критерии для определения эффективных толщин, граничных значений коэффициентов пористости и проницаемости при выделении пластов коллекторов, характера их насыщения, газо- и водонефтяного контактов, коэффициентов газо- и нефтенасыщенности. Эти исследования проводились различными организациями с целью определения параметров для подсчета запасов УВ и составления проекта разработки месторождения.

В соответствие с рекомендациями Заключения (ВНИИГАЗ) на подсчет запасов нефти, конденсата и газа по Северо-Уренгойскому месторождению Ямало-Ненецкого Национального округа Тюменской области (по состоянию на 01.01.90г., подготовленный Тюменской тематической экспедицией концерна "Тюменьгеология"), выполнены структурные построения в пликативном варианте для пересчета запасов УВ. Структурные поверхности по кровле и подошве продуктивных пластов, дневной поверхности (при морфоструктурном анализе) моделировались с помощью программ БигГег и Ьо^пе , строились карты эффективных толщин как в двумерных ортогональных, так и в трехмерных аксонометрических проекциях для наглядной визуализации имеющейся геоинформации. Все образно-знаковые модели представлялись в пликативном варианте. Блоковая модель строения залежей по отложениям неокома на настоящем этапе изучения не подтверждается сейсморазведкой и данными разработки.

Особенности геологического строения залежей и газоконденсатонакопления рассматривались на примере графического моделирования пластов правдинской пачки БУ8 0 и БУ8 1-2 (имеющего самые значительные запасы промышленных категорий природного газа) восточного и западного поднятий Северо-Уренгойского месторождения. Пластовая система имеет сложное строение; породы коллекторы часто замещаются глинами, появляются глинистые пропластки, имеющие непростое пространственное развитие. В свою очередь, характер газонасыщения контролируется развитием и толщиной пластов коллекторов. Достаточно сложная и неоднозначно интерпретируемая картина наблюдается в переходной зоне.

Подробно описываются геолого-структурная модель месторождения Восточный Акжар и пути оптимального его освоения. Первая глубокая скважина на площади Восточный Акжар (Актюбинска« область, восточная часть Прикаспийской впадины) была заложена по сейсмическим данным. По ряду сейсмических отражающих горизонтов в подсолевых отложениях были построены структурные карты, на которых было чётко вырисовано крупное валоподобное поднятие, состоящее из двух вершин - северной - Восточный Акжар и южной - Курсай. К этому времени, несколько западнее, находилась в бурении параметрическая скважина П-7. В ней при испытании верхней части нижнекаменноугольных отложений и относительно глубоководных аналогов продуктивных комплексов КТ-1 и КТ-П были получены слабые

14 притоки нефти с водой. В скважине 1 Восточный Акжар, достигшей глубины 5192м, испытывались интервалы (снизу вверх): 5132-5129м, 5124-5 И 4м, 5075-5045м и др. Опробование призабойной части и первых двух запланированных показало наличие пластовой воды. Испытание интервала 5049-5074м путём перфорации и заменой бурового раствора на воду привело к резкому росту давления на устье и аварийному выбросу нефти. Предположительно дебит нефти при этом составлял более 2000 т/с. В некоторых работах приводятся цифры: нефти -920 т/сут, газа-612 тыс. м /сут. После этого было принято решение о разбуривании Восточно-Акжарской площади профилями глубоких скважин; пробурено около 20 глубоких скважин с забоями свыше 5000м. Практически во всех скважинах при испытании продуктивного аналога пласта, фонтанировавшего в скв. 1 Восточный Акжар и получившего индекс VIII горизонт, было установлено присутствие нефти. Расчётные дебиты большинства скважин при диаметре штуцера 1-4 мм не превышали 1,5 т/сут. При увеличении диаметра штуцера скважины переставали давать нефть, что, по-видимому, связано с кольматацией коллектора. Лишь в скважинах 3 Восточный Акжар и 1 Курсай дебиты нефти превышали 10 т/сут (соответственно 20 и 10 т/сут).

Проект глубокого бурения на площади Восточный Акжар был ориентирован на антиклинальную складку в каменноугольных и нижнепермских докунгурских отложениях. Однако результаты первых скважин опровергли структурные построения по материалам сейсморазведки. Вместо антиклинальной формы получилась относительно пологая моноклиналь с небольшим структурным осложнением.

На структурных картах по кровле нижнекаменноугольных терригенных отложений (вблизи подошвы продуктивного пласта), схемах строения подсолевых отложений и глинисто-карбонатной толщи С^з - Сз на фоне моноклинального погружения пластов на запад вырисовывается небольшая малоамплитудная складка или структурный нос в районе скважины 11 Восточный Акжар. Самая глубокая скважина Восточный Акжар на глубине около 5600м вскрыла мелководные карбонаты органогенного происхождения эйфельского яруса и на глубине 5820м вошла в изверженные порфиро-диоритовые породы.

Современное строение площади Восточный Акжар представляется следующим. Рифогенная постройка эйфельского возраста или инверсионно приподнятый блок девонских отложений был перекрыт терригенными образованиями верхнего девона -нижнего карбона, а выше -глубоководными аналогами КТ-1 и КТ-П , а над ними - также терригенным комплексом нижней перми. Несмотря на относительно большое количество пробуренных скважин, геологическая модель структуры Восточный Акжар остаётся ещё слабо изученной.

На основе сопоставления структурных планов на площади Восточный Акжар мы предлагаем следующую геологическую модель структуры. Описанное выше структурное осложнение, по нашему мнению, образовалось как складка облекания над рифогенной постройкой или блоковым сооружением в девоне. Над крутыми склонами рифогенной постройки или тектоническими нарушениями формировались вертикальные зоны трещиноватости. Они намечаются вдоль восточного участка -площади примено по линии скважин 1 Восточный Акжар - 1 и 10 Курсай, а также на западе - между скважинами 5 Восточный Акжар - П-7 - к западу от скв. 11 и между скв.4 и 6 Восточный Акжар. По данным гравиразведки было установлено развитие нескольких локальных аномальных зон в виде узких полос, которые прослеживаются по намеченным выше направлениям, а также вырисовались две поперечные полосы, проходящие через скважины 1 Восточный Акжар и 10 Курсай. Подобные полосовидные локальные аномалии связываются с зонами дилатансии или трещиноватости, которые характеризуются более высокими фильтрационными свойствами продуктивных отложений.

Таким образом имеющиеся геолого-геофизические данные свидетельствуют о возможности возобновления разведочных работ на площади Восточный Акжар. С целью оптимизации разведочных работ рекомендуется проведение детальных сейсмических работ ЗР с последующим уточнением геологической модели площади. Основной упор предлагается сделать на картирование девонской структуры и прослеживание зон трещиноватости. В пределах упомянутых выше восточной и западной полосы трещиноватости целесообразно пробурить по одной разведочной скважине, местоположение которых должно быть определено по результатам комплексной интерпретации материалов сейсморазведки ЗО , гравиразведки и геологического моделирования. При получении положительных результатов бурения этих скважин, их испытания и пробной эксплуатации составляется дальнейший план разведки месторождения. Мы считаем, что разведочные скважины должны размещаться по прогнозируемым зонам трещиноватости, что обеспечит максимальную их продуктивность.

В четвертой главе показаны основные направления оптимизации разработки нетрадиционных скоплений углеводородов. При решении нефтегазопромысловых задач, из различных моделей принятия решений, составленных в условиях полной или неполной информации, используют оптимизационные модели. Суть оптимизации нефтегазового производства можно выразить через критерий качества - добиться максимума уровня добычи и объемов УВ сырья с минимальными затратами. Здесь цель управления производством можно сформулировать на языке оптимизации в терминах максимизации или минимизации некоторой функции. Таким образом, решение оптимизационных задач - это вычислительный процесс, который приводит к максимизации или минимизации определенных математических функций.

Основная задача геолого-математического моделирования на ЭВМ -построить модель, максимально приближающуюся к реальной природной

17 системе. Дж. Харбух и Г.Бонэм-Картер (1974) процедуру подгонки модели для минимизации отклонений от реальной среды назвали процессом оптимизации. В этом контексте она рассматривается и в настоящей работе.

При отмеченном моделировании обосновывают из нескольких вариантов особенностей строения объекта или процесса разработки залежи нефти, газа, конденсата наиболее оптимальный. Известные методы оптимизации (последовательного поиска, касательных, подъема, спуска, наименьших квадратов, симплекс-метод и др.) сводятся к нахождению максимума или минимума оптимизационной функции. На этой же основе выполняется оптимизация комплексного процесса разработки многопластовых месторождений, производительности скважин и т.п.

При подготовке залежи к разработке, особенно нетрадиционного типа скопления УВ флюидов, выявляют и изучают особенности ее строения и добывные возможности на основе современных программ компьютерного моделирования - обработки сейсмических материалов (2Д, ЗДТ 4Д) и данных ГЙС. К основным моделируемым характеристикам сложнопостроенных залежей относим: размеры зон тектонического и стратиграфического ограничения, литологического замещения, тип ловушки, форму и объем залежи (общий, эффективный); закономерности развития пород коллекторов и экранирующих покрышек; распространение эффективной нефте-, газонасыщенной толщины; пространственное положение контактов раздела флюидов; качество флюидов (физические, химические свойства УВ, подземных вод) и содержание в них сопутствующих компонентов; дебиты нефти, газа, воды; давления (начальное пластовое, насыщения), газовый фактор; продуктивность скважин и изменение ее во времени; особенности флюидодинамики пластовой системы, естественного режима работы залежи; запасы (начальные, остаточные) нефти, растворенного (свободного) газа, сопутствующих компонентов.

По А.Я. Фурсову понятие «оптимизации изученности

18 месторождения» (1985) можно сформулировать как систему нормативных требований к достоверности запасов и способов ее обеспечения на разных этапах и стадиях нефтегазового производства; в качестве показателей изученности выступают характеристики точности определения параметров -оценки изменчивости выбранных признаков, объемы и качество информации.

При определении общего и эффективного объема залежи, с целью подсчета запасов, в настоящее время руководствуются требованиями к изученности залежей нефти и газа в соответствии с категориями запасов по «Классификации запасов месторождений, перспективных и прогнозных ресурсов нефти и горючих газов» (1983). В связи с этим, главное внимание в работе было уделено обоснованию достоверности подсчетных параметров при детализации геологического строения залежей различного типа и анализе информации по текущей разработке выбранных в качестве примера нефтегазоносных объектов на основе новых подходов к ее моделированию. Даны рекомендации по совершенствованию комплекса мероприятий в процессе разработки залежей нефти и газа на основе графического моделирования геоинформации.

В настоящее время в любом нефтегазодобывающем районе по каждому месторождению, в соответствие с проектом разработки, обосновывается комплекс мероприятий, направленных на максимальное извлечение УВ из недр. Этот комплекс, в зависимости от геологического строения месторождения и его энергетических характеристик, физико-химических свойств флюидов и других факторов включает различные методы воздействия на пласт (вторичные, третичные) и призабойную зону скважины (методы интенсификации) с целью поддержания пластового давления, стабилизации дебитов и повышения конечной нефти- и газоотдачи. Широко осуществляется моделирование процессов, происходящих в природных пластовых системах. Наглядное отображение результатов анализа

19 на основе многофакторной геометризации этих процессов улучшит понимание механизмов взаимодействия и взаимосвязей человека и объекта разработки, повысит эффективность целенаправленного управления нефтегазовым производством.

В соответствии с доминирующими в наше время принципами системного подхода, выбор оптимальной концепции освоения месторождения, как известно, определяется поставленной целью и заданными ограничениями. При этом, по нашему мнению, должна решаться триединая задача: построение и апробация геолого-математических оптимизационных моделей различных вариантов разработки продуктивных объектов; внедрение новых прогрессивных технологий воздействия на пласт и призабойную зону добывающих и нагнетательных скважин; расширение возможностей трех- и многомерного статического (признаковых характеристик) и динамического (процессов) моделирования трехмерных горно-геологических объектов и многомерного признакового пространства нефтегазоносных толщ, включая природные и техногенные процессы. В комплекс мероприятий должен включаться блок многофакторной геометризации - графического моделирования и наглядной визуализации объектов и процессов с использованием аксонометрических, перспективных, аффинных, векторных проекций.

Главным итогом проведенных исследований является выработка нового подхода к графоаналитическому моделированию сложнопостроенных объектов нефтегазонакопления. На конкретных примерах изучения, детализации геологического строения и анализа разработки залежей нетрадиционного типа расширен комплекс графической документации, необходимый для проведения различных геолого-промысловых мероприятий при оптимизации процесса газо- и нефтедобычи. Принципы и методы геометризации геоинформации базировались на современных компьютерных технологиях, распространенных в отраслевых НИИ и производственных

20 организациях России

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка горючих ископаемых", Рагех Гамиль Мохамед Ахмед

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В проведенной работе дан обзор основным существующим классификациям залежей нефти и газа по особенностям геологического строения. Выделены нетрадиционные объекты поисков, разведки и разработки нефтегазовых скоплений, оценены перспективы дальнейшего освоения таких объектов как в пределах России, так и в Республике Йемен.

Рассмотрены существующие принципы и методы графического моделирования ловушек (залежей) УВ флюидов, в том числе с использованием современных компьютерных технологий. Показано, что в настоящее время геологи все еще традиционно широко используют плоские двумерные графические модели - специальные карты, профили, разрезы, корреляционные схемы. Трехмерные изображения картируемых объектов и четырехмерные при анализе разработки залежей чаще применяют геофизики. Вместе с тем, и геологам, особенно при подсчете запасов УВ сырья сложнопостроенных залежей, необходимо создавать объемные многомерные модели с многофакторным анализом подсчетных параметров на основе уже имеющихся программных средств.

На примерах отдельных месторождений Западно-Сибирской и Прикаспийской нефтегазоносных провинций показаны возможности построения блок-диаграмм для решения конкретных задач доразведки и нефтегазопромысловой геологии с целью оптимизации разработки залежей нетрадиционного типа.

На основе рекомендованных методов графического моделирования определена необходимость пересчета запасов УВ сырья СевероУренгойского месторождения. Даны рекомендации по доразведки месторождения Восточный Акжар с постановкой бурения дополнительной скважины и повышения продуктивности имеющихся.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Рагех Гамиль Мохамед Ахмед, Москва

1. Астафьев ДА. Типизация стратиграфических залежей нефти и газа // Геология нефти и газа. 1986.N6.С. 26- 31 .

2. Бакиров А. А. Геологические основы прогнозирования нефтегазоностности недр. М.: Недра, 1973. 334с.

3. Басс Н. В. Происхождение руковообразных залежей бартесвильских песков в округах Гринвуд и Батлер, Канзас. Перевод с англ. Баку, Изд-во ЦБТИ Азнефти. 1935.С. 5.

4. Большаков Ю.Я., Тараконова H.H. Капиллярно- экранированные залежи УВ в песчаных коллекторах //Геология нефти и газа. 1986.N6. С.21-24.

5. Брод И. О., Еременко H.A. Основы геологии нефти и газа. М., Гостоптехиздат, 1957. 480с.

6. Габриэлянц Г.А. Класификация неструктурных ловушек нефти и газа // Геология нефти и газа .1970. N4. С.47-51.

7. Габриэлянц Г. А. Генетическая и морфологическая классификация неантиклинальных ловушек нефти и газа // Тр. ВНИГНИ. 1975. Вып. 173. С.23-28.

8. Габриэлянц Г.А, Дряхлова Г.И, Павлов М.Б, Пашков Ю.В. Анализ классификаций неантиклинальных ловушек нефти и газа// Обзор геол., методы поисков и разв. нефти и газа. ВИЭМС, 1976. 47с.

9. Габриэлянц Г.А., Пороскун В.И., Сорокин Ю.В. Методика поисков и разведки залежей нефти и газа. М.: Недра, 1985. 304с.

10. Ю.Гольдин И.Д. Механизация построения наглядных изображений при разведке и разработке недр. М.: Недра, 1967. 183с.

11. Гостинцев К. К., Гроссгейм В. А. Стратиграфические и литологические залежи нефти и газа//Л.: Недра, 1969. Тр. ВНИГНИ. Вып. 280. 368с.

12. Гроссгейм В. А. Стратиграфические, литологические залежи-крупныйрезерв увеличения добычи нефти и газа в СССР // Геология нефти и газа, 1967. N8.C. 38-42.

13. З.Губкин И. М. Майкопский нефтеносный район. Нефтяно- Ширванская нефтяная площадь//Тр. Геол. Кометита. Нов. Сер. 1912. Вып.18. 169с.

14. Губкин И. М. Основные вопросы разведки и разработки нефтяных месторождений новогрозненского и майкопского районов // Нефтяное хозяйство, 1930. N 11.С.517- 527.

15. Губкин И. М. Учение о нефти. М., Изд-во ОНТИ. 1932. 443с.

16. Губкин И. М. К вопросу о генезисе нефтяных месторождении Северного Кавказа // XVII сесия междунар. Геол. Конгресса . М., Гостоптехиздат, 1940.T.1V.C. 9-23.

17. Губкин И. М. Учение о нефти. М.: Наука, 1975. 384с.

18. Жабрев И.П., Закиров С.Н., Политыкина М.А. Суперколлекторы и их роль в управлении системой разработки месторождений // Геология нефти и газа. 1986.N8.C. 1-4.

19. Истратов И.В. Геометризация геологических тел. М. Недра, 1996. 112с.

20. Истратов И. В. Отличительные свойства генерации и аккумуляции природного газа/Тез.докл.М, МГУ,1998.С.82-83.

21. Истратов И.В., Подгорнов A.B. Рагех Г.М.-А. К обоснованию многофакторной модели геолого-экономической оценки газоконденсатных объектов неокома Северо-Уренгойского месторождения / Тез. докл. СПб., ВНИГРИ 1998. С.56-57.

22. Истратов И. В., Рагех Г. М.-А., Особености миграции углеводородных флюидов и сохранность залежей газа и нефти/Тез.докл., М. МГУ, 1998.1. С.84-86.

23. Истратов И. В., Рагех Г. М.-А. Пути наглядной визуализаций результатов геолого- геофизических исследований нефтегазоносности недр / XV Губкинские чтения. Тез. Докл. М., РГУНГ, 1999. С.176-177.

24. Керимов В. Ю., Авербух Б. М. Стратиграфические и литологические залежи нефти и газа Азербайджана. Баку: 1982. С.79.

25. Клапп Ф. Роль геологических структур в аккумуляции нефти // В кн.: Проблемы образования нефтяных залежей. Баку: Изд-во АзГОНТИ. 1938.С. 40-59.

26. Кононков В.Ф., Жигалина O.K., Бутазов В.В. Использование гравиметрического каратажа при поисках залежей нефти и газа // Геология нефти и газа. 1985.N3.C. 17.

27. Кунин Н.Я., Красильников Т.Б. Стратегия поисков месторождений нефти в среднеобской нефтегазоносной области // Геология нефти и газа. 1983.N11.C .7-9,14.

28. Леворсен А. И. Геология нефти и газа. М., Мир, 1970. 640с.

29. Леворсен А. И. Связь залежей нефти и газа с несогласиями залегания пластов в Мидконтиненте // В кн.: Проблемы образования нефтяных залежей. Перевод с англ. Под ред. М. В. Абрамовича. Баку: Изд-во АзГИНТИ. 1938.С. 78- 87.

30. Лиллей Э.Р. Геология нефти и природного газа. Л., М.: ОНТИ. 1938. 484с.

31. Литологические и стратиграфические залежи нефти и газ Предкавказья / А. Г. Алексин, Г. Т. Юдин, В. И. Корнеев, А. И. Дьяконов. М.: Наука, 1970. 114с.

32. Литологические, стратиграфические и комбинирование ловушки нефти и газа /Гусейнов А.А, Каледа Г.А, Самвелов Р.Г. и др. М.: Недра, 1978. 275с.

33. Лотиев Б. К., Истратов И.В. Ловушки нефти и газа Восточного

34. Предкавказия (генезис, морфология, стратиграфическаяприурчеенность)/ Сб. науч. тр. // Чечено- Ингуш .кн. Изд. Грозный, 1987. Вып1.С.24-27.

35. Маслов К.С. Проект методической программы изучения условий формирования нефтяных и газовых залежей // Тр. ВНИГНИ. 1964. Вып.41. С.7-13.

36. Плотников A.A., Дворецкий П.И. Методика дифференцированного подсчета запасов газа в неоднородном резервуаре // Газовая промышленность. 1998. N 1.С.26-28.

37. Попков В.И., Рабинович A.A., Туров Н.И. Модель резервуара нефтяной залежи в гранитном масиве //Геология нефти и газа. 1986.N8.C. 27-28.

38. Сверчков Г.П., Иванова К.П. Прогнозирование неантиклинальных залежей нефти и газа// Геология нефти и газа . 1985.N3.C. 12-13.

39. Семенович В. В. Перспективы и направления поисков неантиклинальных ловушек// Тр. ВНИГНИ, 1975. Вып.173. С.7-22.

40. Состояние геологоразведочных работ на газ // A.A. Плотников, П.И. Дворецкий, B.C. Коваленко, Б.М. Генкин // Газовая промышленность. 1998. N 3. С.26-27.

41. Тимошенкова Н. В. Нетрадиционные зоны нефтегазонакопления -новые объекты поисковых работ // Отечественная геология. 2000. N2. С.20-25.

42. Тронова Ю.А, Кононов В.Э, Слуднев Ю.Г, Харахинов В.В. Новый тип ловушек нефти и газа в средемиоценовых отложениях Северного Сахалина // Геология нефти и газа. 1987.N4.С.26-27.

43. Федоров С. Ф. Некоторые данные по вопросу формирования нефтяных месторождения и методам их поисков // Тр. Института нефти АН СССР. Т. I. Вып. 2. 1950.С12-16.

44. Федоров К. М., Сидоров А. Н., Степанов А. В. К вопросу формирования газонефтяных залежей в природных коллекторах // Изв. Вуз. Нефть игаз. 1997. N6. C.ll-12.

45. Чистякова Н.Ф., Комягина Ю.А. Геолого-геохимические аспекты формирования залежи углеводородов пласта БУ8 Уренгойского месторождения // Изв. вуз. Нефть и газ. 1997. N 6. С.16.

46. Шарданов А. Н., Истратов И. В. Многофакторная геометризация процессов геофлюидодинамики и нетрадиционных типов ловушек (залежей) нефти и газа // Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений. М., ВНИИОЭНГ, 1993. N1. С.13-17.

47. Шахновский И. М. Поиски залежей нефти и газа в нетрадиционных ловушках и резервуарах //Геология нефти и газа. 1994.N9.C.3-5.

48. Bass W W. Origin of the shaestring sands of greenweed and bumtev countries, Kansas// State Geol. Sarvey Bull., 1938. P.36-41.

49. Wei Yt. Rjger N. Anderson, Liging Xu, Albert Boulange, Billy Meadow, Randall Neal // 4D Seismic Monitoring. Grow& As Production Tool, 1996. 94. No.21. P. 10-20.