CC BY
119
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПРОГРАММНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
Г.В. Ларин (ООО «Газпром ВНИИГАЗ»)
Эффективность геолого-разведочных работ в значительной мере определяется полнотой информации, используемой как для изучения геологического строения исследуемой территории, так и для прогноза месторождений и залежей нефти и газа. Используемые методы и технологии исследования нефтегазоносных территорий не обеспечивают требуемой результативности, а в ряде случаев - и необходимой достоверности получаемых результатов. Несмотря на применение современных методов геофизических съемок и привлечение мощных вычислительных моделирующих комплексов, экономическая эффективность проводимых работ пока не обеспечивает требуемого уровня.
В основе используемых технологий поиска и разведки месторождений углеводородов (УВ) заложено комплексное геологическое изучение нефтегазоносных территорий. В общем случае оно включает аэрокосмические, геоморфологические, геохимические и гидрогеологические исследования, а также геофизические работы, включающие аэро-, грави- и магнито-метрические съемки. электро- и сейсморазведку.
В нефтегазовой промышленности за последние 10 лет сформировалось новое прикладное направление - геологическое моделирование, развитию которого способствовало совершенствование вычислительной техники и появление компьютеров на рабочих местах геологов, геофизиков, разработчиков [1]. Эти специалисты используют так называемые цифровые геологические модели - численные представления разномасштабных геологических объектов на сетках в трехмерном пространстве.
Если ранее подсчеты запасов УВ в Государственную комиссию по запасам полезных ископаемых (ГКЗ) принимались на основе двухмерных моделей, то в настоящее время построение трехмерных моделей стало нормой.
Следует отметить, что геологические модели имеют свою иерархию, соответствующую этапам работ по поискам, разведке и добыче нефти и газа.
Первый уровень - модель осадочного бассейна, или региональная модель, которая позволяет определить, на каких площадях региона и в каких горизонтах имеются условия для накопления УВ (пласты коллекторов, перекрытые непроницаемыми покрышками). Его особенности - значительные площади моделирования протяженностью в несколько сот километров, небольшой объем скважинных данных, редкая сеть сейсмических профилей, использование при моделировании разномасштабных съемок разного качества.
Второй уровень - поисковая геологическая модель. Она строится не для всего региона, а для его перспективных площадей по результатам сейсмических исследований по сети профилей 2Б. Здесь задача моделирования заключается в том, чтобы найти на целевых горизонтах локальные поднятия или неструктурные ловушки, которые могут аккумулировать нефть и газ. Перспективные объекты проверяются поисковым бурением.
Третий уровень - разведочная геологическая модель месторождения, основывается на данных сейсморазведки 3Б, а также результатах бурения разведочных скважин. На этой стадии решается задача подсчета запасов и подготовки данных для гидродинамического моделирования. На основании полученных данных строится детальная трехмерная модель, дающая прогноз литологии, коллекторских свойств продуктивных пород и его насыщения.
Последняя, четвертая ступень - построение геолого-технологической модели, на основании которой ведется разработка. В эту модель вносятся поправки, позволяющие приблизить данные гидродинамического моделирования к данным о фактической продуктивности скважин.
Геолого-технологическая и геологическая модели используются в течение всего периода разработки месторождения. В их отношении применяется также термин «постоянно действующая модель» (ПДМ). Модель уточняется по мере получения новых данных (бурение новых скважин, анализ продуктивности за очередной период времени) и совершенствования технологий моделирования [2].
При построении трехмерной геологической модели происходит обобщение огромного количества мультидисциплинарных знаний и разномасштабных данных из смежных отраслей.
Анализ значительного количества разнородной и разномасштабной информации о месторождении возможен только при наличии совершенного программного обеспечения и новых удобных средств визуализации и наглядного представления данных.
Лишь немногие программные комплексы объединяют в себе широкий набор необходимых функций.
Российский рынок систем и услуг в области геологического моделирования предельно свободен. На нем присутствуют все главные мировые производители: Shlumberger, Landmark, Roxar, Paradigm, Geophysical, SMT. За небольшое время эти компании создали в России свои центры поддержки и обучения пользователей. В таких условиях лишь немногие российские предприятия смогли предложить реальную альтернативу. Среди них - Центральная геофизическая экспедиция (ОАО «ЦГЭ»).
Основными рабочими программами в ЦГЭ, при наличии большинства импортных комплексов, являются программные системы собственного производства - группа пакетов DV (DV1-Discovery, Dv-Geo и DV-SeisGeo), входящие в линейку открытой платформы TIMEZYX Национального центра развития инновационных техногий.
Базируясь на собственном практическом опыте и научных идеях, было разработано универсальное математическое обеспечение линейки DV для интерпретации моделирования геологических процессов, моделирования разработки в 4-мерной метрике XYZT: DV1-Discovery, DV-Geo, DV-SeisGeo. Эти программные комплексы, обладая основными функциями западных программ, в максимальной степени учитывают специфику российских исходных данных: разнообразие форматов и качества исходных данных, наличие различного рода погрешностей и ошибок в измерениях, неполноту информации и т. д.
Программные комплексы DV «динамического видения» разрабатывались со второй половины 1990-х гг. [3]. Определение «динамическая» применительно к визуализации означает следующее: благодаря оригинальным программным решениям доступ к данным куба параметров при движении слайса (сечения) осуществляется в режиме реального времени. В результате происходит сплошное сканирование исследуемой среды, что многократно (в десятки и сотни раз) увеличивает объем информации, предоставляемой пользователю для зрительного восприятия. Динамическая визуализация играет ключевую роль при поиске структурных ловушек, корреляции отражающих горизонтов, трассировании тектонических нарушений.
Продукты DV впитали многие идеи и решения отечественных геологов и геофизиков, работающих в нефтегазовой отрасли еще с советского времени, а также многие возможности западных пакетов-аналогов.
Основные типы данных, используемые пакетами DV при построении объемных геологических моделей, показаны на рис. 1.
Все данные, необходимые каждой группе специалистов (геологов, геофизиков-промысловиков, петрофизиков, сейсмиков, специалистов по запасам и других), должны быть загружены в программный комплекс геологического моделирования; должен быть обеспечен быстрый доступ к данным, а также возможность их взаимной увязки и проведения корректировок. Пакеты DV удовлетворяют этим требованиям полностью.
Данные пакеты обеспечивают компьютерный анализ и контроль всех основных этапов технологии построения детальной цифровой геологической модели, среди которых:
• создание базы данных проекта;
• построение структурной модели:
- создание общей «архитектуры» разреза;
- интегрированная интерпретация данных сейсморазведки и ГИС для получения структурного каркаса модели;
- моделирование тектонических нарушений;
- оценка точности построения структурного каркаса;
• стратиграфическая привязка и детализация структурного каркаса. Корреляция данных ГИС;
• анализ палеотектонических карт и разрезов;
• составление принципиальной геологической модели залежи:
- анализ положения флюидных контактов;
- корректировка данных в условиях многопластовых залежей;
- выделение гидродинамических, литологических, тектонических и других экранов;
- построение моделей переходных зон;
Рис. 1. Типы данных, используемых для построения геомоделей в проектах DV
• построение пространственного распределения свойств горных пород и флюидонасыщения
(параметрическое моделирование);
• стохастическая инверсия;
• подсчет запасов:
- подсчет запасов УВ на основе трехмерных моделей;
- построение карт подсчетных параметров и подсчетных планов;
- подсчет запасов по послойным (попластовым) сеткам;
• создание гидродинамической сетки и ремасштабирование параметров геологических моделей.
Пакеты ОУ привлекают внимание не только с точки зрения внешнего дизайна, но и качественного описания выполняемых процедур в руководствах пользователя и программиста.
В настоящее время пакеты ОУ позволяют решать задачи детального трехмерного геологического моделирования месторождений, а также создавать расширенные региональные 3О цифровые геолого-геофизические модели (включая сейсмические данные - временные разрезы), сопровождать цифровые объемные структурно-параметрические модели залежей нефти и газа на их основе.
Также они могут использоваться для поддержки постоянно действующей цифровой трехмерной модели (базы геолого-геофизических данных) в режиме оперативного анализа, мониторинга и добавления в единое информационное пространство всех интегрированных геолого-геофизических, петрофизических и промысловых материалов от «сейсмики до керна».
Интегрированный программный комплекс ВУ-8е180ео позволяет изучить всю совокупность данных, проанализировать их и получить представление об объекте. После этого отдельные этапы построения модели можно выполнять как в самом пакете, так и в любом другом пакете по желанию специалиста.
В ОУ предпринята попытка ввести в процесс геологического изучения четвертое измерение -ось Т, т.е. построение отдельных элементов модели в пространстве ХУ2Т (рис. 2).
Геологический процесс во времени с помощью компьютера можно изучать в виде анимации с шагом АТ либо в виде специальных трехмерных пространств - ХУТ, У2Т, Х2Т и разрезов в координатах ХТ и УТ [4].
Рис. 2. Результаты палеотектонического анализа в физическом (XYZ) и генеалогическом (XYTgeo) пространстве
Использование сечений четырехмерного пространства (ХУ2Т) для анализа строения геологической среды и протекающих в ней процессов позволяет наглядно демонстрировать основные положения геологических гипотез, определять не только стратегию разведки, но и режимы оптимальной разработки месторождений УВ.
За последние десять лет было построено более 100 трехмерных геологических моделей месторождений как в России (Западная и Восточная Сибирь), так и за ее пределами (рис. 3).
В 2004 г. в ЦГЭ в системе ОУ-Оео удалось построить уникальную трехмерную модель гигантского Самотлорского месторождения, используя данные более 16 000 скважин. Ни один зарубежный пакет в то время не мог решить эту задачу.
Региональное моделирование крупных нефтегазовых регионов, например п-ва Ямал с прилегающими акваториями Карского моря и Обской губы, включающих различные типы залежей на разных структурных этажах, представляет собой сложную научно-техническую задачу. Основные проблемы ее решения связаны с большим объемом геологических, геолого-геофизических, промысловых данных, накопившихся за всю историю геологоразведки. Так, в указанном регионе, занимающем площадь более 600^900 км2, - около 100 тыс. пог. км сейсмических профилей различного времени и качества и около 1000 скважин. Программное обеспечение (ПО) линейки ОУ может оказаться оптимальным для решения подобных задач.
Выводы
1. При изучении новых нефтегазовых регионов в современных условиях развития технологии компьютерного трехмерного геологического моделирования необходимо применять и строить цифровые трехмерные региональные геологические модели для прогноза нефтегазоносности на основе анализа многодисциплинарных данных (от сейсморазведки до керна), оценки рисков, а также оценки ресурсов и подсчета запасов нефти и газа.
Рис. 3. Схема месторождений и лицензионных участков, по которым были построены трехмерные геологические модели
в пакетах серии DV в 2005-2008 гг.
2. Оптимальными для построения трехмерных региональных моделей, по мнению автора, являются отечественные пакеты серии ОУ, в основе которых лежит отечественный опыт, что значительно упрощает российским специалистам освоение этого ПО.
3. Данное ПО ориентировано не только на общепринятые международные стандарты описания геофизической информации, но и на российские форматы и стандарты входных и выходных данных.
4. Возможность внесения изменений и дополнительных возможностей в пакеты отечественных программ занимает намного меньше времени за счет специализированных функциональных возможностей ПО и территориальной близости разработчиков.
5. Открытость отечественного ПО на уровне алгоритмов и методик является большим преимуществом по сравнению с зарубежными аналогами и стимулирует творческую активность пользователей.
6. Отечественные комплексы ОУ имеют двуязычный интерфейс (русский и английский) и не требуют привлечения значительных компьютерных мощностей.
7. Использование стандартизованного отечественного ПО поможет преодолеть проблемы, связанные с государственным регламентированием процедуры подсчета запасов и др.
Список литературы
1. Закревский К.Е. Геологическое 3Б моделирование / К.Е. Закревский. - М., 2009. - 380 с.
2. Гогоненков Г.Н. Системы геологического моделирования семейства ОУ / Г.Н. Гогоненков, Е.В. Ковалевский // Нефтяное хозяйство. - 2007. - № 10. - С. 52-54.
3. Кашик А.С. Общие средства динамической визуализации / А.С. Кашик, А.Л. Федоров, С.В. Голосов // Геофизика. - 1998. - № 1. - С. 96-102.
4. Билибин С.И. Трехмерная геологическая модель - обязательный этап изучения нефтегазового месторождения / С.И. Билибин // Вестник ЦКР - № 3. - М.: Роснедра, 2009. - С. 22-28.
