Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Вероятностная модель продуктивного пласта и ее использование при геологическом обосновании разработки нефтяных месторождений

ВАК РФ 25.00.12, Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Мухина, Ирина Вадимовна

Введение.

1 .Вероятностный подход в геологических исследованиях.

2. Вероятностная модель пласта по данным керна и ГИС.

3. Реализация вероятностной модели в пересечении пласта скважиной

4. Реализация двумерной вероятностной модели пласта.

5. Использование предлагаемых разработок при изучении геологического строения месторождений и разработке геолого-технологических мероприятий по повышению продуктивности скважин

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Вероятностная модель продуктивного пласта и ее использование при геологическом обосновании разработки нефтяных месторождений"

Актуальность проблемы. Эффективность разработки нефтяных месторождений во многом зависит от того, насколько используемые геолого-технологические модели объектов разработки адекватны реальным нефтяным залежам. Однако, истинная структура неоднородного пласта недоступна непосредственному изучению с необходимой детальностью, и пласт остаётся в значительной степени непознанным объектом и на поздней стадии разработки месторождения.

Важнейшей характеристикой залежи являются фильтрационно-емкостные свойства пород. Они изучаются и оцениваются с разной детальностью: в шлифах, образцах керна, методами промысловой геофизики и по гидродинамическим исследованиям скважин. Несоответствие в масштабах исследования приводит к тому, что изменчивость фильтрационно-емкостных параметров различна - чем меньше объект исследования, тем больше степень изменчивости.

Наиболее репрезентативными считаются значения фильтрационно-емкостных свойств, определенные на образцах керна. Однако наиболее массовая информация о пласте представлена в виде результатов геофизических исследований скважин. Для прогнозирования микронеоднородности продуктивных пластов важно попытаться связать данные промысловой геофизики и результаты измерения фильтрационно-емкостных свойств, определенных на образцах керна. Но методы ГИС имеют разрешающую способность по вертикали на порядок больше, чем размер образца керна, поэтому непосредственно перейти от результатов интерпретации данных промысловой геофизики к образцам керна нельзя. Разномасштабные данные возможно связать в единое целое путем вероятностного моделирования.

Цель диссертационной работы. Построение вероятностной модели продуктивного пласта на основе анализа керна и данных ГИС.

Основные задачи исследования :

- изучение характера распределения коллекторских свойств в геофизически однородном интервале на уровне образца керна;

- оценка влияния литологических особенностей пород на изменчивость коллекторских свойств;

-разработка методики построения вероятностной модели и использование ее для изучения влияния неоднородности на характер возможного движения жидкости в пласте.

Научная новизна. Предыдущие исследования изменчивости фильтрационно-емкостных свойств продуктивных пластов ограничивались оценками степени микронеоднородности пластов для объема пласта в целом и результаты этих оценок сводились к вычислению коэффициента вариации характеристики, в дополнение к оценкам среднего значения и дисперсии. Таким образом, достаточно полно была исследована изменчивость фильтрационно-емкостных свойств пород лишь по объему продуктивного пласта в целом. В настоящей работе представлены результаты изучения вертикальной и латеральной изменчивости фильтрационно-емкостных свойств продуктивного пласта и предложены методы её оценки.

В общем случае оценить изменчивость и по разрезу, и в латеральном направлении можно с помощью аппарата дисперсного анализа, однако это будет формальная операция и полученные оценки опять-таки будут в среднем характеризовать исследуемый объем продуктивного пласта.

Кроме того, деление пластов на однородные и неоднородные в оценках, производимых до настоящего времени по материалам промысловой геофизики отражало больше факт переслаивания песчано-глинистых пород, т.е. вертикальную анизотропию, и не содержало информации об изменении свойств пластов, как по разрезу, так и по площади распространения. Однако выделяемые по данным ГИС однородные пласты во многих случаях характеризуются значительной изменчивостью по данным анализа керна. Применение вероятностного моделирования позволяет рассмотреть геофизически однородный пласт, как совокупность образцов керна, выявить его микронеоднородность и выяснить, насколько объекты интересующие геологов и технологов, соответствуют предположениям об их однородности.

Методы решения поставленных задач. В настоящее время имеется обширный фактический материал оценок фильтрационно-емкостных характеристик пласта по данным керна, приуроченных к продуктивным пластам, в которых вынос керна был близок к 100%. Анализы керна выполнены либо послойно (без пропусков), либо через очень малый промежуток, исчисляемый первыми десятками сантиметров. Это позволяет изучить вертикальную изменчивость фильтрационно-емкостных свойств пород на материале фактических измерений керна, попытаться выяснить закономерность изменчивости этих характеристик и возможность её использования при изучении геологического строения и анализа разработки продуктивных пластов.

Поставленные задачи решались путем анализа значений коллекторских свойств, определенных на образцах керна в отдельных геофизически однородных интервалах с использованием методов математической статистики.

Реализация работы в промышленности. Результаты диссертационной работы были использованы в виде программы, написанной на языке Фортран-77 для персональных компьютеров, которая позволяет определить долю неколлектора для геофизически однородных интервалов разреза. Использование этой программы позволило при подсчете запасов Восточно-Пякутинского месторождения уточнить значения эффективных нефтенасыщенных толщин. Использование программы вероятностного моделирования микронеоднородности пласта позволило научно обосновать выбор возможных объектов для проведения геолого-технологических мероприятий по повышению эффективности разработки продуктивных пластов Спорышевского месторождения.

Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены и обсуждены на заседании секции разработки нефтяных и нефтегазовых месторождений ОАО ЦГЗ.

Публикации. Основные положения диссертационной работы освещены в трех статьях.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем работы составляет 143 страницы, включая 67 страниц машинописного текста, 8 таблиц, 52 рисунка и список литературы, насчитывающий 85 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка горючих ископаемых", Мухина, Ирина Вадимовна

Заключение

Результаты выполненных исследований позволили прийти к следующим выводам:

1.Установлено, что геофизически однородные интервалы разреза продуктивных пластов характеризуются неоднородностью коллекторских свойств, определенных на образцах керна. Показано, что значения пористости образцов керна, как наиболее освещенного по данным керна параметра пласта, можно рассматривать как независимые случайные величины, распределенные нормально. Для проницаемости, ввиду ограниченного материала, вид распределения четко не определяется, имеющиеся данные позволяют аппроксимировать его либо равномерным, либо близким к нормальному распределениями. Для пористости соотношение между средним значением и дисперсией определяется литолого-физическими особенностями пласта. Для проницаемости характерен закон пропорциональности, когда увеличение среднего значения проницаемости приводит к увеличению дисперсии проницаемости.

2. Разработана вероятностная модель геофизически однородного интервала, отличающаяся от общепринятой тем, что характеризуется не только средним значением, но и изменчивостью пористости и проницаемости.

3. Разработана методика определения доли неколлектора для геофизически однородных интервалов разреза по данным ГИС и стандартных анализов образцов керна.

4.Предложена двумерная вероятностная модель, которая позволяет выявить особенности движения флюида в продуктивном пласте:

- в пластах порового типа всегда находится зона пород с максимальной проницаемостью. Объем этой зоны весьма мал по сравнению с пластом и составляет всего лишь 1-2% всего объема пласта; этим объясняется практически мгновенное проникновение закачиваемой меченной жидкости в пласты, наблюдаемое многими исследователями;

- эффективная проницаемость и коэффициент охвата вытеснением очень сильно зависят от содержания в пласте непроницаемых элементов. Движение жидкости полностью прекращается при содержании 40-42% этих частиц в пласте, что в целом соответствует результатам использования общепринятой перколяционной модели;

138

- эффективная проницаемость и коэффициент охвата вытеснением при имитации гидроразрыва мало зависит от числа трещин в высокопроницаемых пластах при отсутствии или малом содержании непроницаемых объемов; для низкопроницаемых пластов эта зависимость очень значительна. Поэтому для высокопроницаемых пластов длина трещин и их число могут быть минимальными, необходимыми лишь для улучшения проницаемости прискважинной части пласта. Для низкопроницаемых пластов необходимы и большое число трещин и более значительная их длина. б.Установлено, что выделение пластов-коллекторов с пористостью равной нижнему пределу может приводить к завышению запасов.

6. Проведенные исследования позволяют уточнить геолого-технологические модели разрабатываемых месторождений, а также более обоснованно выделять объекты длядополнительного воздействия на пласт.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Мухина, Ирина Вадимовна, Москва

1. Азаматов В.И., Свихпутин Н.М. Методы изучения неоднородных коллекторов в связи с оценками запасов нефти и газа,- М.: Недра, 1972.216 с.

2. Афанасьев В.А. и др. Освоение и повышение продуктивности скважин Западной Сибири высокими многократными депресиями.: ЭИ ВНИОЭНГа, сер. Нефтепромысловое дело.-М., 1987.

3. Багиров Э., Лерч И. Вероятностный анализ результатов бассейнового моделирования //Геология нефти и газа,-1999,- №7.-,С. 27-34.

4. Белостоцкий А.А., Вальденберг Ю.С. Статистическое моделирование работы участка металлургического комбината //Изв. АН СССР, сер.Техническая кибернетика,-Вып. 6.-М.: Наука, 1964.

5. Богатский В.В. Математический анализ разведочной сети.-М.: Госголтехиздат, 1963.

6. Бочаров В.А. Изучение влияния воздействия на пласты в стадии их обводнения на показатели разработки: Дис. канд. техн. наук/ ВНИИнефть.-М., 1973,- 128 с.

7. Бусленко Н.П. Математическое моделирование производственных процессов на цифровых вычислительных машинах,- М.: Наука, 1964.

8. Бусленко Н.П. Моделирование производственных процессов на цифровых машинах //Проблемы кибернетики,- Вып. 9,- М.: Физматгиз, 1963.

9. Бусленко Н.П., Шрейдер Ю.А. Метод статистических испытаний.-М.: Физматгиз, 1961.

10. Вентцель Е.С. Теория вероятностей.-М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1962,- 564 с.

11. И.Вистелиус А.Б., Романова М.А. Красноцветные отложения полуострова Челекен,- М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1962,- 228 с.

12. Вистелиус А.Б. Основы математической геологии,- М.-Л.: Наука, 1980.389 с.

13. Вистелиус А.Б. Фазовая дифференциация палеозойских отложений Среднего Поволжья и Заволжья,- М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1963,- 203 с.

14. Танеева Р.Ш. Определение эффективного объема и эффективной пористости нефтяных залежей в рифовых отложениях //Оценка точности определения параметров нефти и газа,- М., 1965,- С. 65-75.

15. Голенко Д.И. Моделирование и статистический анализ псевдослучайных чисел на электронных вычислительных машинах,- М.: Наука, 1965.

16. Дахнов В.Н., Долина Л.П. Геофизические методы изучения нефтегазоносных коллекторов.-М.: Гостоптехиздат, 1959,- 268 с.

17. Долина Л.П., Иванчук Л.Ф. К вопросу об изучении проницаемости продуктивных горизонтов XIII-XVII месторождения Узень по промыслово-геофизическим данным //Нефтегазовая геология и геофизика,- №2,- М., 1969,-С. 37-42.

18. Долина Л.П и др. Методическое руководство по определению проницаемости песчано-глинистых коллекторов месторождений полуострова Мангышлак по данным промысловой геофизики, в том числе с применением ЭВМ /ВНИИ,-М., 1972.

19. Дунин-Барковский И.В., Смирнов Н.В. Теория вероятностей и математическая статистика в технике.- М.: Гостоптехиздат, 1955.

20. Зунделевич С.М. Определение удельного сопротивления пластов на УЦВМ //Прикладная геофизика.- Вып.47.- М.: Недра, 1967.

21. Изучение структуры нефтяных пластов / Котяхов Ф.И. и др.: Отчет по теме №202, 2т. /ВНИИнефть,- М„ 1963,- 204 с.

22. Иоффе О. П. Анализ применимости вероятностного способа для оценки достоверности определения балансовых и извлекаемых запасов: Отчет по теме № 511 /ВНИИнефть.-М., 1986.

23. Иоффе О.П. Исследование точности определения параметров залежей нефти и газа в связи с подсчетом запасов //Дис. канд. геол.-минер, наук /ВНИИ.-М., 1966.-136 с.

24. Калери Н.Г., Колганов В.И. и др. Коллекторские свойства нефтяных пластов Горбатовского месторождения //Тр. Гипровостокнефти,- Вып. XVII.-М.: Недра, 1973.-81 с.

25. Каневская Р.Д. Оценка влияния гидроразрыва на дебит скважин в неоднородных коллекторах //Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений,-1999.- №2,- С. 26-28.

26. Кирсанов АН., Нелюбин В.В. и др. Методы изучения продуктивных отложений крупнейших газовых месторождений Западной Сибири на стадии промышленной разведки //Геология нефти и газа.- №10,- 1975,-С. 16-19.

27. Кобозев В.В. Математическое моделирование работы сортопрокатного стана //Изв. АН СССР, сер. Техническая кибернетика. Вып. №2.- М.: Наука, 1964.

28. Кобранова В.Н., Лепарская Н.Д. Определение физических свойств горных пород,- М.: Гостоптехиздат, 1957.-160 с.

29. Колганов В.И., Борисов В.Ф., Калери Н.Г., Солдаткина Н.И. Физические свойства коллекторов Сургутского нефтяного месторождения //Тр. Гипровостокнефти,- Вып. XVII,- М.: Недра, 1973.- 81 с.

30. Комаров В.Л. Определение средней пористости объекта по данным выборочного метода //Вопросы геологии и нефтеносности Башкирии: Тр. УФНИИ,- Вып. VIII.- Уфа, 1961.- С. 218-237.

31. Коробов С.Д. Цифровая модель месторождения //Вопросы разработки и изучения месторождений полезных ископаемых: Тр. Моск. ин-та радиоэлектроники и горной электромеханики,- Вып.50,- М., 1964.

32. Кочетов М.Н. Условия использования среднеарифметических величин параметров пласта при подсчете запасов нефти //Татарская нефть.-Вып. 10,-1962.

33. Крамбейн У., Грейбилл Ф. Статистические модели в геологии,- М.: Мир, 1969.-398 с.

34. Кулагин А. В. и др. Моделирование геологических процессов при интерпретации геофизических данных,- М.: Недра, 1994,- 250 с.

35. Курамшин P.M. Оценка влияния гидроразрыва пласта на объем вовлекаемых в разработку запасов нефти //Нефтепромысловое дело.-1999,- №4,-С. 24-25.

36. Леворсен А.И. Геология нефти и газа.- М.: Мир, 1970,- 639 с.

37. Лейбин Э.Л. Изучение распределения геолого-физических параметров продуктивных пластов (на примере пласта Б2 месторождений Куйбышевской области) //Вопросы нефтепромысловой геологии: Тр. ВНИИ,- Вып. XXXIV,- М.: Гостоптехиздат, 1962,- С.95-110.

38. Лысенко В.Д. Адаптивная математическая модель разработки нефтяных месторождений //Нефтепромысловое дело,- 1998.- №9-10.- С. 14-22.

39. Лысенко В.Д. О контроле точности математических (детерминированных) моделей разработки нефтяных месторождений //Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений.- 1998,- №3,- С 42-45.

40. Матерон Ж. Основы прикладной геостатистики.- М.: Мир, 1968,- 408 с.

41. Методы и аппаратура геофизических исследований скважин: Обзор зарубежной литературы,- М.: ВНИИОЭНГ, 1974,- 61с.

42. Методы интерпретации геолого-геофизических данных с применением статистических моделей пласта /Иоффе О.П. и др.: Отчет по теме №131 /ВНИИнефть,- М„ 1975,- 65 с.

43. Миллер Р.Л., Кан Дж.С. Статистический анализ в геологических науках.-М.: Мир, 1965.-482 с.

44. Мирчинк М.Ф., Мирзаджанзаде А.Х., Желтов Ю.В. и др. Физико-геологические проблемы повышения нефтеотдачи,- М.: Недра, 1975,230 с.

45. Муравьев И.М., Гиматудинов 111.К., Евгеньев А.Е. К вопросу моделирования неоднородных нефтяных пластов //Изв. ВУЗов, сер. Нефть и газ,- 1961,- №5,-С. 63-67.

46. Нелепченко О.М., Ахияров В.Х., Газеев Н.Х., Самкаев Ф.С. Обработка диаграмм повторных замеров нейтронного каротажа //Тр.ЗапСибНИГНИ,-Вып.106,- 1975,-С. 126-129.

47. Отчет по оценке запасов нефти и составлению технологической схемы разработки горизонта Мишриф месторождения Румейла (включая и Западную Курну). /ВНИИнефть, ТатНИПИнефть,- М., 1979.

48. Павелко В.Л. Метод моделирования как средство для оценки способов тестирования измерений // Доклады XVI научной конференции /НПИ,-Новочеркасск, 1965.

49. Пейре Р., Тейлор Т.Д. Вычислительные методы в задачах механики жидкости,-Л.: Гидрометсоиздат, 1986.-352 с.

50. Резванов Р.А. Расчет методом статистических испытаний некоторых задач импульсного нейтрон-нейтронного метода изучения горных пород //Прикладная геофизика.- Вып.39,- М.: Недра, 1964.

51. Родионов Д.Н. Функции распределения содержаний элементов и минералов в изверженных горных породах,- М.: Наука, 1964.

52. Рыжов П.А., Гудков В.И. Применение математической статистики при разведке недр.- М.: Недра, 1966.-235 с.

53. Семин Е.И. Геологическая неоднородность продуктивных пластов и некоторые способы её изучения // Вопросы нефтепромысловой геологии.-Вып. XXXIV,- Тр. ВНИИ,- М.: Гостоптехиздат, 1962.- С.3-44.

54. Семин Е.И. Об учете неоднородности пластов по проницаемости при проектировании разработки нефтяных месторождений //Вопросынефтепромысловой геологии».- Вып. XLII.- Тр. ВНИИ.- М.: Недра, 1965,- С. 322-340.

55. Соколовский Э.В. Применение радиоактивных изотопов для контроля за разработкой нефтяных месторождений.- М.: Недра, 1968.-178 с.

56. Сонич В.П., Ильин В.М. и др. Некоторые особенности водопроницаемости глинистых коллекторов /Яр.ЗапСибНИГНИИ,- Вып.77,- Тюмень, 1974.-С. 10-15.

57. Стасенков В.В., Климушин И.М., Бреев В.А. Методы изучения геологической неоднородности нефтяных пластов,- М.: Недра, 1972.164 с.

58. Ханин А.А. Петрофизика нефтяных и газовых пластов.- М.: Недра, 1976.134 с.

59. Харбух Дж., Бонем-Картер Г. Моделирование на ЗВМ в геологи,- М.: Мир, 1974,-319 с.

60. Храмов Н.А. Применение метода вариационной статистики к оценке запасов нефтяных месторождений Татарии и Башкирии //Вопросы нефтепромысловой геологии: Тр. ВНИИ,- Вып. XXX,- М.: Гостоптехиздат, 1974,-С. 36-49.

61. Черников О.А. К изучению геологической неоднородности резервуаров углеводородов //Геология нефти и газа,-1995,- №9.- С. 16-20.

62. Черницкий А.В. Методические особенности геолого-математического моделирования массивных залежей в карбонатных коллекторах //Геология нефти и газа,-1998.- №3,- С. 39-44.

63. Швидлер М.И. Статистическая гидродинамика пористых сред.- М.: Недра, 1985.-288 с.

64. Шпильман А.В., Шутько С.В. Геологическое моделирование и мониторинг геологических моделей //Геология нефти и газа,- 1999,- №3-4,- С. 49-54.

65. Элланский М.М., Холин А.И. и др. Математические методы в газонефтяной геологии и геофизике,- М.: Недра, 1972,- 57 с.

66. Эфрос А.Л., Шкловский Б.И. Теория протекания и проводимость сильнонеоднородных сред //Успехи физических наук,- 1975,- Т. 117.-Вып.З.-С. 401-435.

67. Эшби У.Р. Введение в кибернетику,- М., 1959.

68. Amorocho J., Hart W.E. Critique of current methods in hydrologic systems investigation //Trans. Am. Geophys. Union.-1964,- Vol. 45,- P. 307-321.

69. Aquilera Roberto Uncertainty in log calculations can be measured //Oil and Gas Journal.- 1979,- Sept., 10,-Vol.77.- №37,- P. 126-128.

70. T.S. Baxton, G.B. Pollock The Sloss CoFCAW Projekt-Further Evoluation of Performance during and air injection //J.P.T.-1974,- December.- Vol.XXVI.

71. Broadbent S.R., Hammersley S.M. //Proc. Camb. Ph. S.- 1957,- Vol.53.-P. 629.

72. Computing thouse elusive potential resources //Canadien Petroleum.- 1980.-Fabruary.- Vol.21.- № 2,- P.18-20.

73. Curl R.L. Stochastic models of cavern development //Bull. Geol. Am.- 1959.-Vol. 70,- P. 1802.

74. Griffiths J.S. Scientific Method in the Analysis of Sediments.- New York: McCraw-Hill, 1967.-508 p.143

75. Hoshen J., Kopelman R. Percolation and cluster distribution. 1. Cluster multiple labeling technique and critical concentration algorithm //Pfys.Rev.-1976,-Vol.14.- P. 3488.

76. Kendall M.G., Bukland W.R. A Dictionary of Statistical Terms.- Edinburg and London, 1960.

77. Leopold L.B., Langbein W.B. The concept of entropy in landscape evolution //U.S.Geol.Surv. Prof.- 1962,-Paper 500-A.

78. Mc Kay B.G., Taylor N.F. Definition of petroleum reserves using probability unalysis //The APEA Journal.-march.-Vol. 19,-Part 1.-P. 197-201.

79. Rahmer B.A. Reserves and resources //Petroleum economist.- 1983,- Vol. L.-№ 9.- September.- P. 329-332.

80. Scheidegger A.E. The random-walk model of flow through porous media //Trans. Am. Geophys. Union.- 1958,-Vol.39.- P. 530.

81. Y.Van der Zann. Physical propertys of the reservoir and volume of gas intitially in place /Л/erhandelingen Kon. Ned. Geor. Mijnbouwk.- 1968,- Jen.-Vol.XXV.