Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Разработка технологии построения геологической модели нефтяных и газовых залежей средствами интегрированной системы ГЕММА и пакета динамической визуализации DV

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Скрипникова, Галина Валерьевна

ВВЕДЕНИЕ.

1.НАЗНАЧЕНИЕ ИНТЕГРИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ГЕММА И ЕЕ КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ.

1.1. Краткий обзор существующих систем.

1.2. Структура системы ГЕММА.

2.0ПИСАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ ГЕММЫ.

2.1. Структура базы данных ГЕММЫ.

2.2. Средства ввода данных в базу.

2.2.1. Ввод таблиц.

2.2.2. Ввод кривых ГИС.

З.ОРГАНИЗАЦИЯ ОБРАБОТКИ В СИСТЕМЕ ГЕММА.

4.0ПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ПОСТРОЕНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ В СИСТЕМЕ ГЕММА.

4.1. Геологический анализ. Стратификация отложений.

4.1.1. Решаемые задачи.

4.1.2. Входные данные.

4.1.3. Технология и методы решения.

4.1.4. Выходные данные.

4.2. Обработка данных гидродинамических исследований скважин.

4.3. Петрофизический анализ.

4.3.1. Решаемые задачи.

4.3.2. Входные данные.

4.3.3. Технология и методы решения.

4.3.3.1. Изучение петрофизической неоднородности.

4.3.3.2. Поиск алгоритмов оценки параметров по данным ГИС.

4.3.3.3. Оценка абсолютных глубин контактов флюидов.

4.3.3.4. Поиск алгоритмов выделения нефтенасыщенных коллекторов, не входящих в расчет эффективных нефтенасыщенных толщин.

4.3.3.5. Реализация в ГЕММЕ алгоритмов обработки ГИС.

4.3.3.6. Мультискважинная обработка ГИС.

4.3.5. Выходные данные.

4.4. Уточнение геологической модели на основе анализа промысловых данных.

4.4.1. Решаемые задачи.

4.4.2.Входные данные.

4.4.3.Технология и методы решения.

4.4.4.Выходные данные.

4.5. Обобщение данных и построение геологической модели.

4.5.1. Решаемые задачи.

4.5.2. Входные данные.

4.5.3. Технология и методы решения.

4.5.4. Выходные данные.ИЗ

5.ВЫДАЧА ИТОГОВЫХ ДОКУМЕНТОВ.

5.1. Вывод таблиц.

5.2. Вывод карт.

6.ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕММЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ЗАДАЧ.

6.1. Обоснование методики определения ФЕС и обработка данных ГИС верхнемеловых отложений Лемпинского месторождения.

6.1.1. Петрофизическое обоснование методик интерпретации.

6.1.2. Алгоритмы выделения коллекторов и оценки ФЕС пластов.

Список иллюстраций

Рис. 2.1. Схема структур данных по скважине: ГИС, инклинометрии, керна, описания разреза, результатов испытаний.

Рис. 2.2. Схема структур данных гидродинамических исследований скважин.

Рис. 2.3. Схема структур полевой и скважинной сейсморазведки.

Рис. 2.4. Схема структур промысловых данных.

Рис. 2.5. Схема структур - результатов интерпретации данных разных подсистем.

Рис. 2.6. Элементы интерфейса программы ввода таблиц с клавиатуры.

Рис. 2.7. Элементы интерфейса программы ввода таблиц из внешних файлов.

Рис. 2.8. Элементы интерфейса программы ввода кривых ГИС.

Рис. 3.1. Главное окно Монитора ГЕММЫ.

Рис. 3.2. Блок-схема ГЕММА-директории пользователя.

Рис. 3.3. Блок-схема системной директории ГЕММЫ.

Рис. 4.1. Схема выделения литотипов (ЛТ).

Рис. 4.2 Схема выделения элементарных циклитов (ЭЦ) низшего ранга.

Рис. 4.3. Схема детального лито- и циклостратиграфического расчленения разреза скважины.

Рис. 4.4. Схема перехода от стратифицированного разреза к фациальному районированию.

Рис. 4.5. Схема структур описания слоя керна в интервале долбления.

Рис. 4.6. Пример привязки литологической колонки к данным ГИС средствами ОУ вео; а до увязки, б - после увязки.

Рис. 4.7. Триангуляционная схема и результат корреляции пары скважин.

Рис. 4.8. Корреляционная схема вдоль профиля.

Рис. 4.9. Пример обработки КВД фонтанирующей скважины.

Рис. 4.10. Примеры различных гистограмм.

Рис. 4.11. Окно программы построения кросс-плотов.

Рис. 4.12. Схема вариаций ВНК.

Рис. 4.13. Оценка положения ВНК по результатам испытаний скважин в пакете ОУ.

Рис. 4.14. Оценка положения ВНК по результатам интерпретации каротажа в пакете БУ.

Рис. 4.15. Окно ГЕММЫ для создания и визуализации планшета.

Рис. 4.16. Блок-схема процесса обработки геолого-промысловых данных.

Рис. 4.17. Поисковая сетка прослушивания скважин.

Рис. 5.1. Элементы интерфейса программы вывода таблиц для создания выходной формы с результатами подсчета запасов.

Таблица 6.1. Число исследованных образцов керна из продуктивных пластов Лемпинского месторождения.

Таблица 6. 2. Представительность исследованного керна из продуктивных пластов

Лемпинского месторождения, п - число образцов, Ь - общая мощность пласта.

Таблица 6. 3. Результаты статистической обработки анализов керна продуктивных пластов

АСю-и и БС4.8 Лемпинского месторождения.

Рис. 6.1. Зависимость остаточной водонасыщенности Кво от коэффициента пористости Кп по результатам анализов керна Лемпинского месторождения, а) пласты АС10-п; б) пласты БС4.8.

Рис. 6.2. Зависимость коэффициента проницаемости Кпр от остаточной водонасыщенности Кво по результатам анализов керна Лемпинского месторождения, а) пласты АСю-п; б) пласты БС4.8.

Рис. 6.3. Зависимость коэффициента проницаемости Кпр от коэффициента пористости Кп по результатам анализов керна Лемпинского месторождения, а) пласты АСю-1ь б) пласты

БС4.8.

Рис. 6.4. Зависимость коэффициента проницаемости Кпр от коэффициента эффективной пористости Кп,эф по результатам анализов керна Лемпинского месторождения, а) пласты АС10.1ь б) пласты БС4.8.

Рис. 6.5. Зависимость коэффициента пористости Кп от содержания карбонатной фракции Скарб по результатам анализов керна Лемпинского месторождения, а) пласты АСю-п; б) пласты БС4.8.

Рис. 6.6. Зависимость коэффициента проницаемости Кпр от содержания карбонатной фракции Скарб по результатам анализов керна Лемпинского месторождения.а) пласты

АСю-п; б) пласты БС4.8.

Рис. 6.7. Зависимость апс= f(K„) для оценки коэффициента пористости в продуктивных пластах АСю-п и БС4.8 Лемпинского месторождения.:.

Рис. 6.8. Зависимость апс= f(Knp) для оценки коэффициента проницаемости в продуктивных пластах АСю-п и БС48 Лемпинского месторождения.

Таблица 6. 4. Алгоритмы определения фильтрационно-емкостных свойств продуктивных пластов АСю-п, БС4.8 Лемпинского месторождения.

Таблица 6.5. Оценка граничных знамений коэффициента водонасыщенности по данным капилляриметрии.

Таблица 6. 6. Среднестатистические отметки ВНК по залежам Лемпинского месторождения по результатам опробований разведочных скважин.

Рис.6.9. Определение положения водонефтяного контакта в продуктивном пласте БСб

Лемпинского месторождения.

Рис. 6.10. Номограмма для оценки характера насыщения коллекторов в пластах АС и БС

Лемпинского месторождения.

Рис. 6.11. Номограмма изменения коэффициента водонасыщенности Кв в зависимости от коэффициента пористости пласта и его положения относительно ВНК.

Рис. 6.12. а - Распределение коэффициента пористости К„, опредеделенного по ГИС, по эффективным мощностям; б - распределение KniKepocm„ измеренного на керновых данных пластов АС Лемпинского месторождения.

Рис. 6.13. Структурная карта по кровле коллектора пласта АСц(2).

Рис. 6.14. Карта эффективной толщины пласта АСщг).

Рис. 6.15. Карта эффективной нефтенасыщенной толщины пласта АСц(2).

Рис. 6.16. Карта коэффициента пористости пласта АС11(2).

Рис. 6.17. Элементы интерфейса при построениия карты коэффициента проницаемости методом Cokriging.

Рис. 6.18. Карта коэффициента проницаемости пласта АСщ2).

Рис. 6.19. Карта коэффициента нефтенасыщенности пласта АСщг).

Рис. 6.20. Распределение эффективной пористости Кп, эф в пределах выделенных классов (а

- 1 класс, 6-2 класс, в - 3 класс).

Рис. 6.21. Карта прогноза зон разной продуктивности на Лемпинской площади.

Рис. 6.22. Карта прогноза зон разной продуктивности на Приразломной площади.

Рис. 6.23 Схема корреляций с элементами непроводящих границ на полигонном участке

Покамасовского месторождения пласт Ю 1(1).

Рис. 6.24. Схема расположения нарушений на полигонном участке Покамасовского месторождения, пласт Ю 1(1).

Рис. 6.25. Схема зональности времени запаздывания сигнала на полигонном участке

Покамасовского месторождения, пласт Ю 1(1).

Введение Диссертация по геологии, на тему "Разработка технологии построения геологической модели нефтяных и газовых залежей средствами интегрированной системы ГЕММА и пакета динамической визуализации DV"

В настоящее время на этапах разведки и разработки месторождений нефти и газа все более широкое применение получают компьютерные технологии комплексной интерпретации всей геолого-геофизической информации с целью построения цифровых геолого-промысловых моделей месторождений.

В мире существует целый ряд систем, решающих эту задачу, некоторые из них, например, такие как Charisma, Tigress и др. уже используются на территории России. Различные системы характеризуются разной степенью вовлечения в обработку отдельных видов геолого-геофизической информации, разным уровнем технологичности, характеризующейся, в первую очередь, возможностью гибкого, легкого манипулирования данными. Но все западные системы являются закрытыми, предоставляющими пользователю достаточно жесткий набор методических и функциональных возможностей. Кроме того, они, как правило, не учитывают особенностей российских данных, прежде всего геофизических исследований скважин, и не ориентированы на отечественного потребителя. Эти свойства систем обуславливают необходимость постоянного обращения к их разработчикам, что увеличивает и без того высокую цену зарубежных пакетов программ, и, соответственно, срок их окупаемости.

В Центральной Геофизической Экспедиции начала разрабатываться новая российская интегрированная система. Предпосылкой для такой разработки явился большой опыт ЦГЭ в создании программных систем для обработки данных нефтегазовой геофизики. ГЕММА аккумулирует в себе лучшие достижения отечественных разработок в этой области, является открытой системой, предоставляющей пользователю широкие возможности для реализации собственных алгоритмов и методик интерпретации как на базе существующих в ней прикладных программ, так и путем включения в неё новых программных разработок. ГЕММА ориентирована на российскую модель данных и расчитана на обработку всех видов геолого-геофизических и промысловых данных.

Пользователю предлагается технология, позволяющая провести полный цикл обработки всей накопленной геолого-геофизической и промысловой информации с целью построения и уточнения геологической модели месторождений углеводородов, а также возможность сохранить всю исходную информацию и результаты обработки, включая и саму модель, в рамках единой базы данных. Это позволяет использовать ГЕММУ для создания и поддержки постоянно-действующих геолого-промысловых моделей месторождений нефти и газа.

Отличительной особенностью ГЕММЫ является использование в технологии пакета динамической визуализации /Ж(ЦГЭ), что позволяет оперативно создавать и изучать объемные модели. Работа с пакетом характеризуется быстрым динамическим доступом к данным, широким набором средств для получения срезов и проекций многомерного пространства, что открывает большие возможности для оперативного просмотра распределений параметров, составляющих геологическую модель.

Целью диссертационной работы является создание единой технологии обработки, интегрированного анализа и хранения всей геолого-геофизической и промысловой информации, вовлекаемой в процесс построения объемной геологической модели месторождений нефти и газа.

В соответствии с целью к решению были поставлены следующие задачи.

1. Определение перечня необходимых подсистем, различающихся видами используемой геолого-геофизической информации, алгоритмами их обработки, и создание модели данных, обеспечивающей оптимальную работу каждой из них.

2. Разработка требований к системным средствам ГЕММЫ, которые позволяют в условиях работы команды специалистов организовать высокопроизводительную, удобную и независимую работу каждого из них, технологично интегрировать получаемые результаты вплоть до построения окончательной геологической модели.

3. Обоснование требований к программным средствам ввода и вывода данных из базы.

4. Создание и отработка методов и технологий решения интерпретационных задач в подсистемах: геологического анализа, обработки и интерпретации данных керна и ГИС, анализа промысловых данных и собственно построения геологической модели с учетом данных сейсморазведки.

5. Отработка технологии использования пакета многомерной динамической визуализации £> V для решения интерпретационных задач в системе ГЕММА.

6. Опробование системного и прикладного программного обеспечения при решении ряда геологических задач на реальных объектах Западной Сибири.

Защищаются два научных результата:

• Технология построения геологической модели залежи углеводородов, включающая все этапы обработки и анализа, начиная со ввода данных и заканчивая выдачей итоговых документов, опирающаяся на единую базу данных и позволяющая реализовать алгоритмы обработки и комплексирования разнородной информации в рамках одной системы.

• Модель данных, ориентированная на отечественные методы получения информации и оптимизированная для хранения и доступа к данным при решении задачи построения геолого-промысловых моделей месторождений нефти и газа.

Научная новизна работы заключается в том, что:

1. Впервые в отечественной практике разработана модель данных, ориентированная на отечественные методы получения информации и оптимизированная для хранения и доступа к данным при решении задачи построения геолого-промысловых моделей месторождений нефти и газа.

2. Впервые в интегрированных системах реализованы как надстройка над СУБД программные средства, позволяющие:

- организовать более удобный и эффективный доступ к данным по сравнению с предоставляемым универсальными СУБД;

- строить графы обработки, представляющие собой последовательность действий в процессе решения задачи, а также сохранять их как удобное средство передачи опыта и знаний от одних специалистов к другим.

3. Разработана единая технология обработки различных видов данных, обеспечивающая реализацию используемых методов интегрированного анализа в рамках одной программной системы.

4. Впервые осуществлена попытка объединить две различные по своей структуре интегрированные системы: информационно-аналитическую - ГЕММА и систему, основанную на интегрированных знаниях, представленных в виде образов -I) V.

Использование технологии интегрированная система ГЕММА+£>К позволит повысить достоверность геологических моделей, и, следовательно, эффективность процесса разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений. На базе ГЕММЫ становится реальной организация работ по созданию постоянно действующих моделей месторождений.

Создание ГЕММЫ на основе одной из самых современных СУБД - Sybase и в то же время реализация ее на персональных компьютерах (в отличие от дорогих рабочих станций, на которых созданы западные аналоги интегрированных систем), позволит широко распространить ГЕММУ в различных научно-исследовательских и производственных организациях нефтяной отрасли.

ГЕММА существует как законченный программный продукт, включающий тестовые материалы, документацию и руководства пользователя, и используется специалистами различных позразделений ЦГЭ.

Технология, основанная на использовании средств систем ГЕММА и DV, применялась для решения ряда задач при построении геологических моделей нескольких нефтяных месторождениях Западной Сибири, где в качестве заказчика работ выступала ОАО НК ЮКОС. Результаты представлены в соответствующих научно-производственных отчетах.

Основные положения диссертационной работы докладывались на Международной Конференции и выставке по геофизическим исследованиям скважин, РГУ НГ им. И.М. Губкина, (Москва, 1998 г.), семинаре "Проектирование и разработка нефтяных месторождений", ЦГЭ, (Москва, 1999 г.), ежегодных отчетах по работе отдела создания программных средств, ЦГЭ, 1994-1999.

Система ГЕММА демонстрировалась на выставках "Нефть и газ-1997, 1998", конференции "SEG/Лейпциг-! 998".

По теме диссертации опубликовано четыре печатные работы.

Работа выполнена под руководством канд. г-м. наук И.М. Чуриновой и д. ф-м. наук, профессора Б.Е. Лухминского, которым автор выражает огромную и искреннюю благодарность. Автор выражает благодарность своим коллегам по работе над созданием системы ГЕММА В.Б. Тихонову, И.И. Дадухиной, Н.И. Бубенцовой, Е.И. Вагиной, Л. Е. Ольшанской, Н.В. Лунц, П.Т. Резниковскому, Л.С. Галкиной, Н.В. Федчук, Р.Б. Сержантову, С.Л. Ордоньесу, М.В. Устовицкому, A.A. Ульянову и др., соразработчикам и авторам постановки ряда задач A.B. Шацкому, О.М. Володиной, В.Н. Боганику, А.И. Медведеву, О. В. Поликарпочкину, Н.М. Емельяновой, И.С. Гутману и др. Большую помощь и поддержку в написании работы автору оказали A.C. Кашик, Г.Н. Гогоненков, Т.Ф. Дьяконова, Т.Г. Шабельникова.

Заключение Диссертация по теме "Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых", Скрипникова, Галина Валерьевна

Заключение

В результате выполнения работы получены следующие результаты:

1. Создана отечественная интегрированная система ГЕММА, предназначенная для комплексной интерпретации всех видов геолого-геофизических и промысловых данных с целью построения геолого-промысловых моделей месторождений нефти и газа.

2. Создана интегрированная русифицированная База данных ГЕММЫ, способная хранить и поддерживать все виды геолого-геофизической информации, используемой и получаемой при построении геолого-промысловых моделей месторождений нефти и газа.

3. Разработаны методы и технологии решения интерпретационных задач в подсистемах: геологического анализа, обработки и интерпретации данных керна и ГИС, с последующим комплексированием с данными сейсморазведки, анализа промысловых данных и собственно построения геологической модели в рамках системы ГЕММА и динамической визуализации БУ.

4. Созданные технологии отработаны при решении различных задач на реальных объектах ряда месторождений Западной Сибири.

Библиография Диссертация по геологии, кандидата технических наук, Скрипникова, Галина Валерьевна, Москва

1. Никитин A.A. Статистическая теория адаптивного выделения слабоконтрастных объектов в геополях // Физика Земли №7, М.Д995, стр.40-50.

2. SYBASE SQL Server Technical Overview (документация по системе SYBASE).

3. Кашик A.C., Федоров A.JI. Голосов С. В. Общие средства динамической визуализации. Геофизика.№1, М., 1998, Стр. 96 102.

4. Гутман И.С, Бакина В.В., Балабан В.Ю., Староверов В.М., Вагин С.Б., Копылов В.Е., Лисовский H.H., Мусин O.P.// Использование триангуляции Делоне для детальной корреляции разрезов скважин, ГИС-ассоциация Информационный бюллетень №4 (21), 1999, Стр. 57.

5. Медведев А.И. Построение интерпретационной модели по данным ГИС и испытаний. "Каротажник", Тверь, ГЕРС, 1997, Выпуск 36, Стр.55-62.

6. Берман Л.Б., Нейман B.C. и др. Промысловая геофизика при ускоренной разведке газовых месторождений. М., Недра, 1987.

7. Спутник нефтегазопромыслового геолога. Справочник. М., Недра, 1989, Стр. 237-238.

8. Подсчет запасов нефти и растворенного в ней газа в неокомских отложениях Салымского месторождения (пласты АС и БС)

9. Нефтеюганского района Тюменской области по состоянию на 1.04.85. Отчет, Тюмень, 1985.

10. П.Быков В. В: Переоценка запасов нефти и газа по месторождениям, находящимся на балансе АО "Юганскнефтегаз". Нефтеюганск, 1995.

11. Разработка основных положений методики обоснования подсчетных параметров нефти и газа. Отчет ВНИГНИ, отв. исп. Петерсилье В. И. М., 1982.

12. Статистические методы для ЭВМ под редакцией К.Энслейна, Э. Рэлстона, Г.С. Уилфа, М., Наука, 1986.

13. Г. Корн и Т. Корн Справочник по математике, М., Наука, 1970.

14. Чуринова И. М., Тихонов В. Б., Скрипникова Г. В., Шпикалов Ю. А., Медведев А. И. Интегрированная система ГЕММА обобщение программных комплексов ЦГЭ для интерпретации данных скважинной и полевой геофизики // Геофизика, № 1, М., 1998, Стр. 37-44.

15. Чуринова И.М., Скрипникова Г.В., Тихонов В.Б. ГЕММА система интегрированной интерпретации геолого-геофизических данных с целью построения моделей месторождений нефти и газа // Сборник тезисов,

16. Международная Конференция и выставка по геофизическим исследованиям скважин, М., РГУ НГ им. И.М. Губкина, 1998, Стр. G1-5.

17. Отчет "Разработка интегрированной системы ГЕММА для обработки геолого-геофизической и промысловой информации с целью построения трехмерных детальных моделей месторождений нефти и газа", Министерство топлива и энергетики России, ЦГЭ, М., 1998.

18. Отчет "Развитие интегрированной системы ГЕММА, предназначенной для построения геолого-промысловых моделей месторождений нефти и газа", Министерство топлива и энергетики России, ЦГЭ, М., 1999.

19. Дудченко В. Реляционная СУБД SYBASE SYSTEM 10. Рекламный материал, М., 1994.

20. PowerBuilder 5.0, Sybase, 1991-1996.

21. Р.Дуд, П.Харт, Распознавание образов и анализ сцен. М., Мир, 1976.

22. Подсчет запасов нефти, газа, конденсата и содержащихся в них компонентов, Справочник / И.Д.Амелин, В.А.Бадьянов, Б.Ю.Венделыптейн и др., М., Недра, 1989.