Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Компьютерный комплекс прогноза нефтегазоносности и вероятностной оценки запасов и ресурсов нефти и газа

ВАК РФ 25.00.12, Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Шпильман, Александр Владимирович

Введение.

1. Количественный прогноз нефтегазоносности.

1.1. Методология прогноза.

1.2. Нефтегеологическое районирование территории ХМАО.

1.2.1. Краткая характеристика вновь выделенных нефтегазоносных областей и районов.

1.3. Эталонные и подсчетные (ЭУ, ПУ) участки. Требования к выделению участков.

1.4. Геологические параметры прогноза, параметрическое описание процессов нефтегазонакопления.

1.5. Уравнения прогноза.

1.6. Методика вывода уравнений прогноза.

2. Компьютерная система прогноза.

2.1. Компьютерная программа вывода уравнений прогноза FORES.

2.2. Использование итерационных процедур при нахождении неизвестных коэффициентов в уравнениях прогноза нефтегазоносности.

2.3. Визуальная и количественная оценки устойчивости коэффициентов уравнений прогноза.

2.4. Моделирование погрешностей в уравнениях прогноза (программа MODFOR).

3. Волновые закономерности пространственного распределения месторождений нефти и газа. «Волновой прогноз» при количественной оценке ресурсов углеводородов.

4. Подготовка и использование геофизической и геологической информации при оценке перспективных ресурсов и прогноза нефтегазоносности (на примере территории Восточных районов ХМАО).,.

4.1. Региональная модель изменения скоростей отраженных волн. Скоростной анализ.

4.1.1. Закономерности изменения Vcp. ,.

4.1.2. Оценка значений Vcp, полученных по данным сейсморазведки.

4.2. Оценка невязок То. Определение статистических закономерностей распределения невязок То. Построение структурных карт.

4.2.1. Статистические закономерности распределения невязок То.

4.2.2. Построение структурных карт.

4.3. Геологическая интерпретация.

4.3.1. Выделение новых и уточнение ранее выделенных ловушек.

4.3.2. Выделение региональных экранирующих факторов, общих закономерностей формирования залежей в Восточной зоне.

4.3.3. Подсчет ресурсов Сз, До- Вероятностное моделирование перевода ресурсов в запасы.

5. Методика вероятностного моделирования ресурсов и запасов нефти и газа.

5.1. Вероятностное моделирование - экспертная система оценки гипотез строения геологического объекта.

5.2. Вероятностное моделирование с точки зрения методики подсчета запасов.

5.3. Вероятностное представление исходных параметров и результатов подсчета запасов, ресурсов.

5.4. Вероятностная оценка запасов и ресурсов разных категорий.

5.4.1. Категория ресурсов Сз, Do.

5.4.2. Категории запасов Ci и С2.

5.4.3. Категории А и В.

5.5. Концентрация ресурсов и коэффициент извлечения.

5.5.1. Оценка концентрации (и массы) УВ, насыщающих объем.

5.5.2. Коэффициент извлечения.

5.6. Подсчет запасов и альтернативно-вероятностное моделирование.

5.7. Технология и представление результатов вероятностного моделирования при подсчете запасов.

5.8. Примеры использования вероятностного моделирования при подсчете запасов на месторождениях Западной Сибири.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Компьютерный комплекс прогноза нефтегазоносности и вероятностной оценки запасов и ресурсов нефти и газа"

Прогноз потенциальных и прогнозных ресурсов углеводородов выполнялся ведущими геологическими организациями СССР, России, зарубежных стран на протяжении последних десятилетий. Практически с начала поиска месторождений нефти и газа в мире решался вопрос о степени перспективности той или иной территории. Если первые оценки перспективности территорий базировались на опыте и носили в основном экспертный характер, то в дальнейшем все большее развитие получают количественные методы оценки перспектив нефтегазоносности. Это было связано как с накоплением данных о связи геологического строения с нефтегазоносностью, позволяющим оценивать статистические закономерности таких взаимосвязей, так и с результатами ряда фундаментальных исследований по вопросам теории нефтегазонакопления. В 60-80 годах в работах Н.Б.Вассоевича, В.А.Успенского, А.Э.Конторовича, С.Г.Неручева, Н.В.Лопатина, В.А.Соколова, Е.С.Ларской, Е.А.Рогозиной, И.И.Нестерова, В.И.Шпильмана, Б.Тиссо, Д.Вельте, Дж.Ханта и других авторов детально рассмотрены различные процессы преобразования РОВ, приводящие к генерации и аккумуляции нефти и газа в залежах. Процессы формирования залежей и зон нефтегазонакопления с общегеологических позиций рассматривались в работах А.А.Бакирова, В.Е.Хаина, А.А.Трофимука, Н.Ю.Успенской, И.О.Брода, Леворсена, М.Хэлбути, В.Д.Наливкина, М.С.Моделевского, С.П.Максимова и многих других геологов.

Методы математического моделирования при количественном прогнозе нефтегазоносности получили новое развитие при широком применении на практике компьютерной техники и технологий. Оказалось возможным собирать всю геологическую информацию в цифровом виде в крупных интегрированных базах данных и затем анализировать ее, используя последние достижения в области компьютерных разработок и статистического анализа. Развитие компьютерной техники позволило разработать и новые методики, ранее не использовавшиеся в связи с их трудоемкостью.

Автором разрабатывался ряд новых направлений, таких как вероятностное моделирование ресурсов и запасов нефти и газа, и "волновой" прогноз в размещении месторождений нефти и газа, результаты которых представлены в настоящей работе. Вероятностное моделирование представляет возможность получать интервальные оценки при количественном прогнозе нефтегазоносности, которые, в свою очередь, позволяют оценивать геологические и экономические риски при поиске и разведке залежей УВ сырья. «Волновой» прогноз - это развитие идей, ранее высказываемых многими геологами о периодических, волновых характеристиках изменчивости геологической среды и характере происходящих в ней процессов. Применяемый математический аппарат позволил в ряде случаев математически строго доказать влияние таких процессов на размещение месторождений нефти и газа и рассчитать их характеристики.

Цель диссертационной работы. Разработка компьютерных программных комплексов для количественного прогноза нефтегазоносности, усовершенствование методики оценки потенциальных ресурсов нефти и газа с целью повышения эффективности геолого-поисковых работ, рационального недропользования; выбора стратегических направлений поиска месторождений нефти и газа.

Основные задачи исследования.

1. Разработка компьютерного программного комплекса для количественного расчета потенциальных ресурсов нефти и газа.

2. Уточнение нефтегеологического районирования с учетом новых геолого-геофизических материалов и новых открытий залежей нефти и газа.

3. Разработка метода вероятностной оценки ресурсов и запасов нефти и газа и реализация его в компьютерных программах.

4. Анализ пространственного размещения месторождений нефти и газа с позиции "волновой геологии". Разработка компьютерных программ для анализа.

5. Оптимальное комплексирование геолого-геофизической информации разных геолого-геофизических методов с целью уточнения геологического строения и перспектив нефтегазоносности слабоизученных территорий.

Основные защищаемые положения.

1. Единая компьютерная технология количественного прогноза нефтегазоносности.

2. Уточнение нефтегеологического районирования территории Ханты-Мансийского автономного округа (ХМАО) Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции (НГП).

3. Волновой характер размещения месторождений нефти и газа Западно-Сибирской НГП.

4. Вероятностные оценки ресурсов и запасов нефти и газа.

Научная новизна.

1. Разработана единая технология количественной оценки перспектив нефтегазоносности, реализованная в комплексе компьютерных программ.

2. Выявлен периодический волновой характер в размещении месторождений нефти и газа Западной Сибири.

3. Предложен метод расчетов вероятностной оценки запасов и ресурсов нефти и газа, который дает возможность выбора альтернативных моделей при планировании ГРР.

Практическая значимость работы.

• Разработанный компьютерный комплекс программ используется для решения различных задач при прогнозе нефтегазоносности и вероятностной оценке ресурсов и запасов.

• Полученные результаты по вероятностной оценке ресурсов и запасов, установленные закономерности в размещении месторождений нефти и газа учитываются при планировании геолого-поисковых работ и лицензировании на территории ХМАО.

Изменения в нефтегеологическом районировании используются в новом пересчете потенциальных и прогнозных ресурсов нефти и газа и при геологопоисковых работах.

Апробация работы.

Основные положения диссертации докладывались на международных, областных, зональных конференциях в г.Пекине (2001 г.), г.Москве (1999, 2001 гг.), гг.Тюмени и Ханты-Мансийске (ежегодно с 1997 по 2001 гг.). Разработки и составленные к ним компьютерные программы используются в разных отделах Научно-аналитического центра рационального недропользования Ханты-Мансийского автономного округа и нефтяных компаниях, работающих в Западной Сибири.

Фактический материал. Исследования проводились на основе материалов и информации, собранной в базах данных ГУП ХМАО НАЦ РН по территории Ханты-Мансийского автономного округа и Западной Сибири в целом.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из «Введения», пяти глав: «Количественный прогноз нефтегазоносности», «Компьютерная система прогноза», «Волновые закономерности пространственного распределения месторождений нефти и газа», «Подготовка и использование геофизической и геологической информации при оценке перспективных ресурсов нефти и газа (на примере территории Восточных районов ХМАО)», «Методика вероятностного моделирования ресурсов и запасов нефти и газа» и «Заключения». Она содержит 155 страниц текста, 13 таблиц, 60 рисунков. Список литературы включает 155 наименований.

Автор в своих исследованиях основывался на теоретических разработках по количественному прогнозу нефтегазоносности В.И.Шпильмана и его коллег.

В представленной работе обобщен опыт автора, который занимался разработкой компьютерных программ с 1984 года. В течение последних 8 лет автор работал над проблемой количественного прогноза и решением отдельных вопросов этой проблемы с помощью компьютерной техники.

С 1994 по 1997 год исследования проводились под непосредственным руководством директора Центра д.г.-м.наук В.И.Шпильмана, с 1997 года -профессора, д.г.-м.н. Ф.З.Хафизова. Этим двум крупным ученым автор выражает свою искреннюю благодарность. В своей научной работе диссертант пользовался консультациями, советами и материалами сотрудников ГУП ХМАО НАЦ РН Ахпателова Э.А., Волкова В.А., Елисеева В.Г., Мухер А.Г., Мясниковой Г.П., Одношевной И.И., Плавника Г.И., Потеряева А.Г., Пяткова В.И., Судата J1.Г., Судат Н.В., Сулеймановой Л.О., Теплякова Е.А., Теплоуховой И.А., Тренина Ю.А., Толстолыткина И. П.,Торопова С.В., Южаковой В.М., Яковлева В М и других.

Многие проблемы, решаемые в работе, обсуждались с ведущими специалистами: Брехунцовым A.M., Бурштейном Л.М., Карасевым В.И., Клещевым К.А., Конторовичем А.Э., Кулахметовым Н. X., Мирончевым Ю.П., Рыльковым А. В., Сергеевой Н.А., Цибулиным И.Л., Шпильманом И.А., Шутько С.Ю.

При написании компьютерных программ помогали сотрудники лаборатории Агафонова С.Л., Мариненкова Н.Л., Репетов С.Н., Савенков С.А. В оформлении диссертации большую помощь оказали Зубарева Т.В., Мариненкова Н.Л.

Автор выражает всем искреннюю благодарность.

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка горючих ископаемых", Шпильман, Александр Владимирович

Выход

Рис. 2.5. Гоафик изменения коэффициента корреляции при подборе параметров РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЕТОВ:

1912

L2/(L1+L2)] {КпГ**"* ho6i4*sq rt(h п р*(1 -h п р/Иобщ) J1^38 * [ (1-exp(-0.00008*TnoflA2))A(1-Dcp) ]01S1 -1

0.6 81

Коэффициент корреляции : Число эталонных участков

Рис.2.6. Представление окончательных результатов при выводе уравнения прогноза

Результаты расчетов по эталонным участкам .

Расчитанные по формуле значения Y

1400

Коэф корреляции: 0.60

Число участков 81

КОМПЛЕКСЫ: аптский ачимовский васю ганский неокомский сеноманский юрский

Отношение Урасч/Уисх

600 800 Уиех

1400

400 200 0 -200 dY -400 -600 -800 -1000 -1200

Рис.2.7. Гоафическое представление окончательных результатов при выводе уравнения прогноза

2.2. Использование итерационных процедур при нахождении неизвестных коэффициентов в уравнениях прогноза нефтегазоносности

Как было показано выше, для определения неизвестных коэффициентов уравнений прогноза необходимо приведение уравнения (1.16) к линейному виду путем логарифмирования, т.е. уравнение прогноза приводится к виду:

Ы((о) = ln[a,F] *a2F2 *.a„Fn], или ln(co) = ai*ln(F1)+a2*ln(F2)+.+an*ln(Fn), (2.1)

Отклонения (Урасч. - Y исх) i-v ■ а t ■

Fi 4 * V* 2П0-и ♦ 4ЙЛ 600 » 800 ♦ 1000 1200 14) ф ■

Y исх где со - прогнозируемый параметр;

Fj - прогнозные блоки; ai - коэффициенты, i=1 ,п,

И затем решается линейное регрессионное уравнение с нахождением неизвестных коэффициентов a-i, а2, ., ап.

После приведения уравнения к линейному виду мы можем найти неизвестные коэффициенты, минимизируя сумму среднеквадратичных отклонений. При таком методе решения вносятся нелинейные искажения в результаты. Это связано с тем, что в данном случае находится зависимость не между значениями блоков и прогнозируемым параметром, а между логарифмами их значений.

Покажем это на примере нахождения неизвестных коэффициентов уравнения прогноза: r^n^W ю V

Ож - const

Ln(0.5h) v К j tn-tk+b к. аъ f т Y6 > (2.2)

1 £-0.00007т„2 yi-D)a4 Qa5 Ц.

L2;

Количество удельных запасов рассчитывается по формуле:

Fx'К где Q - запасы залежей эталонного участка. Fi - площадь эталонного или подсчетного участка.

По формуле (2.2) рассчитывались 6 неизвестных коэффициентов (a-i, аг, ., ап) по 75 эталонным участкам.

Заключение

Наиболее существенные результаты диссертационной работы следующие.

Разработан комплекс компьютерных программ количественного прогноза нефтегазоносности, предложены новые методики расчетов ресурсов способом итерационных схождений, предложена методика оценки устойчивости формул прогноза к ошибкам в определении геологических параметров эталонных участков

Разработаны методики и компьютерные программы вероятностной оценки ресурсов и запасов УВ сырья.

Установлена «волновая» природа в размещении месторождений нефти и газа на территории Западной Сибири, рассчитан спектр гармоник.

Даны рекомендации по переинтерпретации сейсморазведочных материалов на основе анализа изменчивости скоростей отраженных волн в локальном и региональном плане и невязок То отраженных волн.

Предложена единая компьютерная технология количественного прогноза нефтегазоносности.

Уточнено нефтегеологическое районирование Западно-Сибирской провинции в пределах Ханты-Мансийского автономного округа.

Разработанные компьютерные программы и методики использовались и используются в ГУП ХМАО «Научно-аналитический центр рационального недропользования» при количественной оценке УВ сырья по территории ХМАО. Вероятностные оценки запасов применялись при подготовке информационных пакетов 4-7 раундов лицензирования недр ХМАО. Автор непосредственно участвовал в работе редакционной комиссии и подготовке нового «Методического руководства по количественной и экономической оценке ресурсов нефти, газа и конденсата России», 2000 г. [80].

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Шпильман, Александр Владимирович, Тюмень

1. Абрикосов И.Х., Жабрев И.П., Фейгин М.В. К вопросу о классификациипотенциальных ресурсов и прогнозных запасов нефти и газа. // Нефтегазовая геология и геофизика. -1973. № 6.

2. Авров В.Я., Неручев С.Г. и др. Краткая характеристика прогнозных запасовнефти и газа, их классификация и методика подсчета. // Геология нефти и газа. -1972. № 5.

3. Анализ схем формирования месторождений и прогноз нефтегазоносностиструктур (с применением математических методов ЭВМ). / Аминов Л.З., Амосов Г.А., Белонин М.Д. Л.: Недра. - 1977. -185 с.

4. Афифи А., Эйзен С. Статистический анализ. Подход с использованием

5. ЭВМ. М. - Мир. - 1982. - 486 с.

6. Бакиров А.А. Геологические принципы районирования нефтегазоносныхтерриторий. // Принципы геологического районирования. М., Недра, 1976, С. 16-52.

7. Бакиров А.А. Геологические основы прогнозирования нефтегазоносностинедр. М., Недра, 1973.

8. Бакиров Э.А. Принципы выделения и классификация нефтегазоносныхкомплексов и покрышек. В кн.: Губкинские чтения. - М.: Недра. .- С.284-281

9. Бакиров Э.А., Лерч И. Вероятностный анализ результатов бассейновогомоделирования. // Геология нефти и газа. -1998. №7. - С.27-33.

10. Багиров Б.А., Салманов A.M., Гасаналиев М.К. Об определении качествазапасов нефти. // Геология нефти и газа. 1998. - №1.

11. Белонин М.Д., Лазарев B.C. Объекты прогноза. // Происхождение ипрогнозирование скоплений нефти, газа и битумов. Л.: Недра. - 1983. -С.162-165.

12. Белонин М.Д., Подольский Ю.В. Методологические основы созданияавтоматизированной системы геолого-экономического прогнозирования нефтегазоносности. Матем. методы и автоматиз. системы в геологии. -М. 1984, 106 с.

13. Белонин М.Д., Иванов К.И., Наливкин В.Д. и др. Методы многомерногоанализа для оценки нефтегазоносности земных недр.// Математические методы исследований в геологии. М. -1976. -С.35-47.

14. Белонин М.Д., Подольский Ю.В. Методы оценки погрешностей при решениизадач геологического прогноза нефтегазоносности. Обзор. Серия: Математические методы и автоматизированные системы в геологии. -М.: ВИЭМС -1988. - 52 с.

15. Бененсон В.Л., Самсонов А.В. и др. Геологическое строение и прогнознефтегазоносности юго-востока Западной Сибири. // Геология нефти и газа. -1987.- №9 -С. 10-15.

16. Богородская Л.И., Меляневский В.Н., Фомичев А.С. Кероген тогурской свиты

17. Западной Сибири представитель органического вещества нефтематеринских пород озерных формаций. // Геология и геофизика. -2000.-№5-С.766-772.

18. Ботнева Т.А. Цикличность процессов нефтегазообразования. // Труды

19. ВНИГНИ, М.: Недра. 1972. - Вып.126. - 255 с.

20. Брехунцов А. М., Золотов А. Н., Резуненко В. И., Салманов Ф. К., Салтыков

21. B. И., Шпильман В. И. Западная Сибирь остается главной нефтегазодобывающей провинцией России в 21 веке // Геология нефти и газа. 2000. - №4.

22. Бурштейн Л.М. Новые модификации объемно-статистического методаоценки ресурсов нефти и газа. // Геология и геофизика. -1986. №12.1. C. 15-21.

23. Бурштейн Л.М. Важнейшие факторы, влияющие на величину начальныхгеологических ресурсов углеводородов // Геология и геофизика. 1989. № 10. - С.57-64.

24. Буялов Н.И. Методика прогнозирования нефтегазоносности.// Геологиянефти и газа. 1977. - №11. - С. 12-17.

25. Буялов Н.И. Разведанность недр в прогнозе нефтегазоносности. М.:1. ВНИГНИ, 1987.

26. Буялов Н.И., Бурштейн Л.М., Винниковский С.А. и др. Методические основыпрогнозирования нефтегазоносности. М.: Недра. -1990.

27. Вайполин Ю.В. Структурный план и тектоническое районированиеплатформенного чехла севера Западной Сибири по данным ОГТ. //2425,26.27,28,29,30.31,32.