Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
The issues of geological control over the dynamics of reservoir conditions during the development of hy-drocarbon deposits, key methods of in-depth research, including field-geophysical, gas-hydrodynamic and thermometric studies, as well as the study of the physico-chemical properties of reservoir fluids, are considered. Special attention is paid to integrated modeling methods that make it possible to effectively analyze the geological structure and properties of deposits, create three-dimensional models, predict the dynamics of deposits, as well as optimize production parameters and evaluate economic efficiency. The importance of using modern technologies for accurate forecasting and risk assessment in geological and field analysis, as well as for improving the efficiency of development management, is emphasized. The advantages of using numerical modeling, artificial intelligence, and machine learning in interpreting research data are considered. These methods contribute to a deeper understanding of the processes taking place in the subsurface, and allow us to form sound recommendations for regulating the mining system. The importance of an integrated approach to analysis combining geophysical, chemical, physical and economic data is noted, which ensures high accuracy of model construction. It is emphasized that modern geological and field analysis is a powerful tool aimed at achieving maximum extraction of hydrocarbons while complying with environmental and technological safety requirements.
geological and field analysis, integrated modeling, control over the development system, dynamic reservoir model, losses on the transfer fund
Введение
Условия извлечения нефти и газа (газоконденсата) из недр определяются геолого-промысловой характеристикой эксплуатационных объектов, системой и режимом разработки. От того, насколько система и режим разработки соответствуют геолого-промысловой характеристике эксплуатационного объекта, зависит эффективность процесса извлечения запасов нефти, газа, газоконденсата. Следовательно, главная практическая задача геолого-промысловых исследований при разработке – обоснование изменений в системе разработки, распределение отборов нефти, газа (жидкости), закачки воды (газа) из различных участков залежи в зависимости от их геолого-промысловой характеристики [1]. Целью этого является обеспечение достаточно высоких текущих показателей разработки и максимально возможного извлечения нефти, газа, газоконденсата из недр.
Геолого-промысловые исследования включают геолого-промысловые контроль за разработкой и анализ полученных данных [2].
Под системой геолого-промыслового анализа в рамках данной статьи понимается совокупность мероприятий и технологий, направленных на интеграцию геолого-промыслового контроля, математического моделирования, методов искусственного интеллекта и машинного обучения, а также автоматизация и анализ экономических параметров. Эта система служит для обеспечения всестороннего понимания состояния месторождения и обоснованного принятия решений по его дальнейшей разработке. Таким образом, геолого-промысловый контроль является важнейшей, но не единственной, составляющей системы анализа, охватывающей так же интерпретацию данных, прогнозирование, оптимизацию и оценку эффективности.
Геолого-промысловый контроль: сущность и назначение
Геолого-промысловой контроль представляет собой одну из ключевых составных частей системы геолого-промыслового анализа, обеспечивая первичное получение данных, на основе которых формируются дальнейшие этапы интерпретации, моделирования и оптимизации разработки.
Геолого-промысловый контроль – это получение и первичная обработка информации о характере и динамике изменения в процессе промышленной разработки условий извлечения нефти, газа, газоконденсата в пласте по отдельным скважинам в процессе эксплуатации с целью детального изучения разрабатываемых залежей для уточнения их геологического строения и по всестороннему исследованию процессов извлечения нефти и газа из продуктивных пластов.
Результаты геолого-промыслового контроля являются основой геолого-промыслового анализа разработки [3]. Мероприятия по геолого-промысло-
вому контролю при разработке включают: получение новых данных о геологическом строении эксплуатационных объектов; геологический контроль за режимом работы скважин и изменением пластовых условий выработки нефти, газа, газоконденсата.
В процессе промышленного разбуривания и эксплуатации залежей накапливаются новые данные, уточняющие и дополняющие прежние представления о геологическом строении эксплуатационных объектов. Поэтому необходимо проводить регулярный учет этих данных для детализации геологического строения эксплуатационных объектов в течение всего срока разработки.
Построение модели залежи
Основной целью контроля за разработкой является создание близкой к действительности модели залежи и процесса ее разработки, позволяющей осуществить ее рациональную систему [4].
Под моделью залежи понимается систематизированная информация, описывающая:
1) геометрию резервуара залежи, т. е. пространственное распределение фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС), закономерности их изменения, взаимосвязи, анизотропию, погрешности прогнозирования и т. д. [5];
2) распределение в пространстве различных флюидальных фаз (нефти, газа и воды), их физико-химических свойств (плотности, вязкости, газонасыщенности, давления насыщения, коэффициента светопоглощения и др.), содержания микроэлементов (Cо, Ni и др.);
3) распределение давления в пласте, направления и скорости перемещения нефти и других флюидов на разных участках залежи, дебитов скважин и пластов по нефти, газу и воде в любой момент времени;
4) положение поверхностей водо-, газонефтяного и газоводяного контактов (ВНК, ГНК и ГВК), контуров нефтеносности, фронта закачиваемой воды и динамической переходной зоны в реальном масштабе времени;
5) закономерности и количественные зависимости между наблюдаемыми явлениями и фактами, позволяющие:
– устанавливать причинные связи;
– восстанавливать более полную (связную) картину процесса разработки при отсутствии некоторых сведений;
– с той или иной степенью достоверности прогнозировать поведение залежи;
– более обосновано п ланировать мероприятия, направленные на реализацию рациональной системы разработки.
Модель залежи представляется в виде карт, профилей, таблиц, графических зависимостей, формул (уравнений), текстового описания.
Методы глубинных исследований
Основной информацией для геологического контроля за динамикой пластовых условий являются данные глубинных исследований скважин и пластов. К наиболее широко осуществляемым видам глубинных исследований в процессе разработки относятся промыслово-геофизические и газогидродинамические исследования скважин и пластов, исследования физико-химических свойств пластовых флюидов и физических свойств пласта по данным отбора пластовых проб флюидов и породы [6]. Основные методы и их характеристики приведены в таблице.
Основные методы глубинных исследований и их характеристики
The main methods of in-depth research and their characteristics
|
Метод |
Назначение |
Получаемые параметры |
|
Промыслово-геофизические |
Определение границ залежей, |
ВНК, ГНК, ГВК, обводненность, нефтегазонасыщенность, |
|
Газогидродинамические |
Оценка фильтрационно-емкостных свойств пласта |
Пьезопроводность, гидропроводность, радиус дренирования |
|
Термометрические |
Обнаружение зон перетока, |
Температурные аномалии, |
|
Отбор глубинных проб |
Изучение свойств флюидов |
Газонасыщенность, плотность, |
Промыслово-геофизические методы применяют для определения текущего положения ВНК, ГВК, ГНК, обводненного интервала, текущей нефтегазонасышенности и работающей мощности пласта.
Газогидродинамические и термометрические исследования – снятие индикаторных кривых, кривых восстановления пластового, забойного давления, термограмм – дают информацию об изменении коэффициента продуктивности, пьезопроводности, гидропроводности, радиуса дренирования скважины [7].
Исследование на гидродинамическое взаимодействие скважин (гидропрослушивание) позволяет уточнить особенности геологического строения пласта: наличие литологических, тектонических и других экранов, зон слияния коллекторов различных пластов, тектонических разрывов – путей перетока жидкости, газа из пласта в пласт.
Отбор глубинных проб пластовых флюидов специальными (герметичными) пробоотборниками дает информацию об изменении физико-химических свойств пластовых флюидов (газонасыщенности, со-
держании конденсата, плотности, вязкости, минерализации и т. п.).
Интегрированное моделирование
Интегрированное моделирование является мощным инструментом для геолого-промыслового анализа, позволяющим объединить различные типы данных и информацию, полученную из различных источников, для создания более точного и детализированного представления о геологической структуре и свойстве месторождения [8].
В геолого-промысловом анализе интегрированное моделирование может быть использовано для:
1) создания трехмерных моделей геологической структуры и свойств месторождения, основываясь на данных, полученных из различных источников, таких как геофизические данные, экспериментальные результаты, исторические данные и т. д.;
2) анализа неустановленных параметров месторождения, таких как пористость, проницаемость, концентрация полезных ископаемых и т. д.;
3) моделирования динамики залежи (например, изменение свойств залежи под воздействием давления и температуры);
4) определения оптимизированных параметров добычи полезных ископаемых, таких как направление бурения, глубина и шаг бурения [9];
5) анализа рисков добычи и оценки потенциала месторождения;
6) создания прогнозных моделей добычи и оценки экономической эффективности добычи.
Инструменты интегрированного моделирования, используемые в геолого-промысловом анализе, могут включать системы:
1) моделирования геологической структуры, такие как RFD tNavigator, Petrel, Schlumberger's Eclipse, GOCAD и т. д.;
2) моделирования свойств месторождения, такие как STARS, CMG, TOUGH и т. д.;
3) моделирования добычи и оценки экономической эффективности, такие как ProMax, CMG, Schlumberger's ECLIPSE и т. д.;
4) интеграции данных, такие как Petrel, Schlumberger's Data Integration Platform, GOCAD и т. д. [10].
В результате геолого-промыслового анализа получается целостная и детальная информация о геологической структуре и свойствах залежи, что позволяет принимать осознанные решения в области разработки и добычи полезных ископаемых.
Для более точного и комплексного геолого-промыслового анализа также важным аспектом является использование методов, основанных на применении математических моделей и алгоритмов машинного обучения. Современные технологии обработки данных позволяют значительно улучшить точность прогнозирования, уменьшив ошибки при определении характеристик месторождения и повышая надежность прогнозных моделей.
Современные технологии и математические методы
Одним из актуальных направлений является использование методов искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения (МЛ) для анализа больших объемов данных, полученных в ходе глубинных исследований. Эти методы позволяют выявлять скрытые зависимости между различными параметрами пластов и флюидов, что значительно повышает эффективность прогнозирования изменений в геологических характеристиках и динамике пласта. Применение нейронных сетей, например, позволяет автоматизировать процесс интерпретации данных и предсказания поведения скважин в различных условиях эксплуатации.
Особое внимание стоит уделить моделированию геологических процессов на микро- и макроуровне. С помощью современных подходов можно анализировать пористость и проницаемость на уровне микроструктуры породы, что, в свою очередь, дает возможность более точно оценить эффективность процесса добычи, а также оптимизировать технологические параметры. В этом контексте актуальны методы численного моделирования, такие как метод конечных элементов (МКЭ), который позволяет учитывать различные физико-химические взаимодействия на самых разных уровнях.
Не менее важным аспектом является интеграция данных, получаемых не только с помощью традиционных методов исследования, но и с использованием дистанционного зондирования и спутниковых данных. Современные спутниковые технологии позволяют получать информацию о состоянии поверхности и экологических изменениях в реальном времени, что способствует улучшению контроля за безопасностью добычи и минимизации воздействия на окружающую среду.
Важным элементом анализа является также учет экономических факторов при моделировании разработки месторождения. Моделирование должно учитывать стоимость буровых работ, возможные инвестиции в разработку новых технологий и оборудования, а также риски, связанные с изменениями в рыночной стоимости нефти и газа. Это позволит не только улучшить технико-экономическое обоснование проектных решений, но и значительно повысить рентабельность разработки месторождений.
Таким образом, современный геолого-промысловый анализ включает в себя комплексный подход, объединяющий геофизические, химические, физические и экономические данные, что позволяет получить наиболее полное и точное представление о состоянии месторождения. Развитие технологий интегрированного моделирования и применения инновационных методов анализа, таких как ИИ и МЛ, открывает новые возможности для более эффективного и безопасного освоения природных ресурсов.
Интеграция данных и автоматизация
Важной составляющей системы геолого-промыслового анализа является интеграция данных различных типов и источников. Современные системы управления данными позволяют эффективно комбинировать геофизическую информацию, результаты буровых работ, данные гидродинамических исследований, а также результаты лабораторных анализов образцов флюидов и пород. Это дает возможность создать более полное представление о состоянии пласта, учитывать все изменения, происходящие в процессе эксплуатации месторождения, и принимать более обоснованные решения относительно методов разработки.
Особую роль в этом процессе играет использование новых технологий в области сенсорных систем и автоматизации. Развитие датчиков и систем мониторинга позволяет в реальном времени отслеживать динамику изменений в пластах, что является ключевым для своевременного реагирования на любые отклонения от прогнозируемых параметров. Применение беспилотных технологий и автоматических систем для проведения геофизических исследований также открывает новые горизонты для повышения точности и безопасности разведки.
Важной тенденцией в геолого-промысловом анализе является переход от отдельных исследовательских методов к комплексному подходу, который включает мультидисциплинарные исследования и тесное сотрудничество специалистов разных областей. Геологи, инженеры, специалисты по автоматизации и анализу данных объединяются для решения общих задач, что позволяет максимально эффективно использовать возможности каждого из методов и технологий.
Заключение
Система геолого-промыслового анализа представляет собой комплексный инструмент, объединяющий методы геолого-промыслового контроля, интегрированного моделирования, обработки больших данных, автоматизации и оценки экономической эффективности. Такой подход позволяет обеспечить всестороннее понимание состояния месторождения и повысить обоснованность принимаемых технических и управленческих решений.
Применение современных технологий, включая численное моделирование, методы ИИ и МЛ, способствует более точному прогнозированию динамики разработки и позволяет адаптировать проектные решения под изменяющиеся геолого-промысловые условия. Кроме этого, важную роль играет интеграция разнородных данных, получаемых на различных этапах разработки – от бурения и геофизических исследований до мониторинга добычи в реальном времени.
Развитие сенсорных технологий, автоматических систем сбора и обработки данных, а также применение беспилотных и дистанционных методов контроля, открывает новые возможности для повышения эффективности и экологической безопасности разработки месторождений.
Таким образом, внедрение системы геолого-промыслового анализа способствует переходу к более устойчивой, научно обоснованной и экономически эффективной разработке углеводородных ресурсов, что особенно важно в условиях возрастающих требований к технологической надежности и экологической ответственности.
1. Alekseev R. A. Optimizacija processov razrabotki mestorozhdenij uglevodorodov [Optimization of hydrocarbon field development processes]. Kazan', KNITU, 2010. 265 p.
2. Novikov, A. M. Harakteristika neftegazovyh plastov: Geologo-promyslovyj analiz [Characteristics of oil and gas reservoirs: Geological and field analysis]. Saint Petersburg, Nedra Publ., 2012. 330 p.
3. Ivanov A. P. Geologo-promyslovyj analiz razrabotki mestorozhdenij nefti i gaza [Geological and commercial analysis of oil and gas field development]. Moscow, Nedra Publ., 2008. 320 p.
4. Kuznecov D. A. Tehnologii kontrolja razrabotki neftegazovyh mestorozhdenij [Oil and gas field development control technologies]. Ekaterinburg, UGGU, 2012. 275 p.
5. Petrov I. N. Modelirovanie zalezhej nefti i gaza [Modeling of oil and gas deposits]. Moscow, Nedra Publ., 2009. 350 p.
6. Lebedev P. K. Fiziko-himicheskie issledovanija plastovyh fljuidov [Physico-chemical studies of reservoir fluids]. Moscow, Nedra Publ., 2007. 278 p.
7. Smirnov V. I. Geologo-tehnicheskie meroprijatija v razrabotke neftjanyh mestorozhdenij [Geological and tech-nical measures in the development of oil fields]. Saint Petersburg, Piter Publ., 2010. 290 p.
8. Sidorov V. S. Integrirovannoe modelirovanie v geologo-promyslovom analize [Integrated modeling in geological and commercial analysis]. Moscow, Nauka Publ., 2011. 310 p.
9. Fjodorov N. V. Metody upravlenija dobychej nefti i gaza [Methods of oil and gas production management]. Ufa, Gilem Publ., 2014. 310 p.
10. Mihajlov Ju. P. Instrumenty i metody integrirovan-nogo modelirovanija [Tools and methods of integrated modeling]. Moscow, Tehnosfera Publ., 2013. 295 p.
