8. Методические основы комплексирования изучения геолого-геофизических характеристик нефтяных и нефтегазовых месторождений
8.1. Разработка нефтяного месторождения на всех этапах: поисков и разведки, бурения скважин, оконтуривания и оценки запасов, составления проектных документов на проведение опытно-промышленной эксплуатации и процессов разработки (на стадиях роста, стабилизации и монотонного падения добычи во времени) вплоть до завершающей стадии основывается на информации о геолого-геофизических характеристиках продуктивных нефтегазовых пластов и залежей. Это информационное сопровождение процессов разработки осуществляется на базе результатов комплексных исследований скважин (геофизических, гидродинамических и геохимических). Эти комплексные исследования (каждое из них, в свою очередь, также предоставляет совокупный комплекс различных видов одного и того же типа исследований) отличаются теоретическими и методическими основами, техникой и технологией проведения, методами обработки данных исследований (в т.ч. с использованием различных компьютерных технологий), интерпретацией данных и их практическим использованием (см. рисунок 2).
8.2. В практике разработки нефтяных месторождений наблюдается разделение промысловых исследований скважин на гидродинамические, геофизические и текущие промысловые. Эти исследования проводятся разными организациями и инженерами разных специальностей. Гидродинамические исследования проводятся нефтегазодобывающими предприятиями (подразделениями - ЦНИПРами, ЦНИЛами, исследовательскими центрами и др.) и научно-исследовательскими и геофизическими организациями, геофизические исследования - специализированными геофизическими предприятиями, текущие промысловые - цехами и подразделениями нефтегазодобывающих предприятий (замеры и учет: дебитов, устьевых давлений и температур; отбор и лабораторный анализ проб жидкости и т.д.).
Программы проведения исследований должны увязываться между собой. Должна проводиться совместная интерпретация данных. Необходима финансово-экономическая оценка комплексированных исследований.
8.3. Грамотное и эффективное ведение контроля и регулирования процессов разработки месторождений требует не только комплексного использования информации о пласте и скважинах, полученных по данным разного вида исследований: ГИС, ГДИС и др. Оно требует комплексного подхода на всех стадиях решения проблем контроля с момента их возникновения:
8.3.1. Планирование исследований, составления программ комплексных работ на скважине, на месторождении, их этапирования;
8.3.2. Совместное проведение разных видов исследований как единого процесса, т.е. их комплексирования, когда это возможно;
8.3.3. Комплексная интерпретация, анализ результатов исследований и оценка их достоверности, обобщения всех полученных данных и рекомендации по их хранению в банке данных (в т.ч. с использованием компьютерных технологий).
8.4. Под комплексированием исследовательских работ понимается использование какого-либо комплекса исследований: геофизических или гидродинамических, собранного из разных видов измерений для решения какой-либо поставленной задачи или группы задач (таблица 2). В свою очередь геофизические и гидродинамические исследования также состоят из совокупностей комплексов различных видов исследований.
8.5. Под этапностью выполнения комплексированных методов изучения геолого-физических характеристик нефтегазовых залежей, пластов понимается синхронизация по времени - одновременное или последовательное проведение различных методов исследований в течение какого-либо этапа или стадии от поисков - разведки до завершения разработки месторождения.
8.5.1. «Жизнь» месторождения происходит в несколько последовательных условных этапов: поиск и разведка, открытие месторождения и его оконтуривание, разработка в несколько условных стадий (характеризующихся темпами разбуривания и добычи, включая вторичные и третичные методы повышения нефте-, газо-, компонентоотдачи) и, наконец, завершение разработки.
С точки зрения этапирования и комплексирования различных методов информационного обеспечения и сопровождения процессов освоения запасов и разработки месторождений, существуют различные подходы и системы классификации стадий и этапов.
В поисках и разведке месторождений различают 3 этапа комплексных поисково-разведочных работ.
Детальная разведка. Начинается с момента получения притока из поисковой скважины - открытия месторождения и включая бурение оценочных и оконтуривающих скважин, на которых производятся комплексы ГДИ и ГХИ.
В разработке нефтяных залежей и месторождений, например, выделяют 4 стадии:
- I - рост добычи нефти во времени;
- II - стабилизация добычи нефти;
- III - крутое падение добычи нефти;
- IV - низкая добыча нефти с очень медленным падением в течение продолжительного периода времени.
Часто Ш и IV стадии объединяются.
Таблица 2. Методические основы принципов комплексирования и этапирования изучения геолого-геофизических характеристик пласта
Методы изучения | Задачи. Изучаемые геолого-геофизические характеристики и данные | Этапы, согласованность и синхронность времени сбора данных, ответственные исполнители |
---|---|---|
сейсморазведка | структуры, стратиграфия, реперные горизонты, флюиды, межскважинные неоднородности, разрывы, сбросы | поиски и разведка, инженеры-геофизики |
геология | закономерности осадконакопления, литология, структура, разрывы и трещины | разведка, открытие и разработка, инженеры-геологи |
каротаж | глубина, литология, толщины пластов, пористость, флюидонасыщенность. контакты (ВНК, ГНК, ГВК), корреляция между скважинами | геологи, петрофизики, инженеры |
отбор кернов | тип коллектора, насыщенность, пористость, проницаемость, неоднородность пласта | бурение; геологи, инженеры буровики, разработчики и специалисты лабораторий PVT |
основные результаты | глубина, литология, толщины, пористость, проницаемость, остаточная флюидонасыщенность | разведка, открытие и разработка |
специальные | относительные проницаемости, капиллярное давление, сжимаемость пор, гранулометрия, распределение пор по размерам | открытие и разработка, инженеры-геологи, разработчики, специалисты PVT |
анализ пластовых флюидов | объемный коэффициент в пластовых условиях, сжимаемость, вязкость, растворимость газов, химический состав, фазовые превращения, удельные веса, структурно-механические (реологические) свойства | открытие, оконтуривание. разработка и добыча, инженеры-разработчики и специалисты лабораторий PVT |
гидродинамические исследования скважин | пластовые давления, гидропроводность, стратификация - слоистость, геометрические размеры пласта, наличие разрывов и непроницаемых границ, коэффициенты продуктивности и приемистости, остаточная нефтенасыщенность, скин-фактор | открытие, оконтуривание, разработка, добыча и нагнетание жидкостей, инженеры по разработке и добыче |
добыча и нагнетание | текущая промысловая информация (ТПИ), текущие и накопленные дебиты нефти, газа и воды, а также нагнетаемых воды и газа; профили отдачи и приемистости | добыча и нагнетание в процессе разработки, промысловые инженеры по добыче и разработке |
финансово-экономический анализ | финансово-экономические аспекты получения информации о пласте и эффективности ее использования | финансово-экономические службы, инженеры-экономисты и разработчики |
В [6] выделяются 5 основных стадий заключения ТОЭ СРП:
- I - стадия поисковых работ в пределах лицензионного участка до момента вскрытия поисковой скважиной продуктивного пласта;
- II - начиная с момента получения первого притока из поисковой скважины и включая стадию оценки месторождения или объекта;
- III - с момента пробной или опытно-промышленной эксплуатации до завершения процесса подготовки запасов к промышленной эксплуатации;
- IV - включает основной период разработки, на котором отбирается большая часть извлекаемых запасов:
- V - стадия доразработки (завершающая) с целью выработки остаточных запасов.
С точки зрения составления проектных документов по технологии разработки нефтяных месторождений могут выделяться 6 стадий проектирования и составления регламентирующих документов [5а]:
- 1. Проект пробной эксплуатации;
- 2. Технологические схемы опытно-промышленной разработки;
- 3. Технологическая схема разработки;
- 4. Проект разработки;
- 5. Уточненный проект разработки;
- 6. Анализы разработки. Могут быть отчеты по авторскому надзору.
В нормативном документе [2] - правилах геофизических исследований и работ в нефтяных и газовых скважинах - различают 6 этапов геологического изучения и использования недр:
- I этап - изучение геологического разреза;
- II этап - оценка и подсчет запасов;
- III этап - обеспечение строительства, эксплуатации скважин, их подземного и капитального ремонта;
- IV этап - заканчивание скважин, вскрытие и испытания пласта и интенсификации притока;
- V этап - контроль за разработкой месторождений;
- VI этап - получение информации для оценки ущерба, нанесенного недрам при их использовании.
С точки зрения создания геолого-технологических моделей [5] различают 9 стадий их создания с использованием комплексной информации по данным ГИС, ГДИС и ГХИ (таблица 3).
Таблица 3. Стадии создания геолого-технологических моделей [5]
№ | Наименование этапа | Методы решения задачи | Исходные данные | Конечный результат |
---|---|---|---|---|
1 | Оценка региональной геологии района, стратиграфии и тектоники | Полурегиональная палеогеография, палеотектоника по ГИС | Сейсморазведка 2D, грави- и магниторазведка, опорные скважины, ГИС | Стратиграфическая колонка, структурные карты. Региональная история геологического развития района |
2 | Определение закономерностей осадконакопления и внутреннего строения циклов | Выделение реперов (внешних и внутренних) по данным сейсморазведки и ГИС. Детальное расчленение разреза. Фациальный анализ | Сейсморазведка 2D, 3D, ГИС, пластовый наклономер, керн | Карты поверхностей зональных интервалов. Принципиальные геологические модели |
3 | Построение литологической модели | Оценка выдержанности коллекторов и покрышек. Определение петрофизических зависимостей. Определение параметров коллекторов по всей области моделирования | Сейсморазведка 2D, 3D, ГИС, керн, испытания, физико-химические свойства нефтей | Петрофизические зависимости. Карты коллекторских свойств |
4 | Построение модели насыщения пласта флюидами | Оценка положения контактов, интерпретация аномальных данных о положении ВНК и ГНК. Определение PVT зависимостей | Сейсморазведка 2D, 3D, ГИС, керн, испытания, флюиды | Карты поверхностей контактов, положения контуров нефтеносности и газоносности |
5 | Построение цифровой геологической модели | Построение трехмерной геологической сетки, расчет параметров ячеек. Дифференцированный подсчет запасов нефти и газа | Сейсморазведка 2D, 3D, ГИС, керн, испытания, флюиды | Трехмерная сетка ячеек, характеризующихся идентификаторами, пространственными координатами, значениями параметров. Результаты подсчета запасов, геологические карты и профили |
6 | Построение фильтрационной модели | Выбор типа и размерности модели. Пересчет параметров геологической сетки в параметры фильтрационной модели | Геологическая модель, керн, испытания, флюиды, фазовые проницаемости | Фильтрационная модель залежи |
7 | Решение гидродинамической задачи | Расчет объемов добычи по заданной фильтрационной модели и фактическим характеристикам технологической схемы разработки | Геологическая модель, история разработки, фонд скважин | Фильтрационная модель, настроенная по истории разработки, карты насыщенности и давления. Карты и графики разработки |
8 | Уточнение параметров фильтрационной модели на основе детального анализа истории разработки | Сопоставление расчетных профилей притока, полученных по исходной модели, с фактическими за прошедший период. Согласование их путем внесения изменений в параметры исходной модели и повторных фильтрационных расчетов | Геологическая, фильтрационная модели, история разработки, фонд скважин | Настроенная на историю разработки фильтрационная модель. Относительные фазовые проницаемости |
9 | Прогноз процесса разработки и выбор ГТМ с помощью постоянно действующей модели | Прогноз процесса разработки при различных мероприятиях по регулированию процесса. Выбор режимов работы скважин и ГТМ по управлению процессом разработки | Настроенные геологическая и фильтрационная модели. Данные контроля за разработкой и промысловых исследований | Карты остаточных запасов, насыщенности, давлений. Профили выработанности запасов. План проведения ГТМ и других мероприятий по управлению. Добыча нефти, воды, газа, пластовые и забойные давления (карты, кривые) |
Схематическое соотношение различных этапов поисков, разведки, опытно-промышленной разработки и промышленной разработки, а также стадий проектирования и выполнения проектных документов, на основе информации по комплексированным и этапированным методам геолого-геофизического изучения залежей по данным ГИС, ГДИС и ГХИ представлены на рисунке 4.
8.6. Рекомендуется практиковать совместную и единовременную работу инженеров разных специальностей (геологов, геофизиков, технологов-разработчиков, экономистов-финансистов и др.) по эффективной интерпретации данных комплексированных исследований скважин и их практическом использовании.
В рамках интегрированного мультидисциплинарного подхода рекомендуется руководствоваться следующей схемой сбора и анализа данных о пласте (рисунок 3).
Рисунок 3. Сбор и анализ данных о пласте и исследовании скважин.
8.7. Методология сбора комплексной геолого-физической информации о параметрах пласта и ее анализ рекомендуется проводить по следующей схеме.
8.7.1. Планирование данных:
- - почему нужна эта конкретная информация и кто является пользователем;
- - тип и вид данных и во что обходятся эти данные (какова их стоимость);
- - когда получать эти данные;
- - когда данные будут использованы;
- - кто является ответственным за получение данных и их сохранение.
8.7.2. Сбор данных:
- - где будут получать нужные данные;
- - как часто это нужно делать;
- - какова корректная, правильная процедура и каким методом она будет получена;
- - оценка точности и достоверности данных, полученных различными комплексными методами;
- - вопросы хранения носителей информации и данных в базе данных и поддержание базы данных и носителей информации.
8.7.3. Анализ и сохранение данных:
- - выбор данных, заслуживающих доверия;
- - сопоставление данных при решении каких-либо разных задач;
- - знание доверительных интервалов данных;
- - понимание многочисленных комплексных источников данных;
8.7.4. Синтез (обобщение) данных:
- - обобщение, интерпретация данных;
- -объединение и совместное обобщение данных методами системного анализа, синергизм данных.