Применение технологии «РоКЭС» при создании геологической модели

Источник: Журнал «PROнефть»

П.Я. Мостовой, А.В. Останков, Р.А. Ошмарин Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ») О.А. Токарева, Д.А. Орлова АО «ИЭРП» И.Ф. Сафаров, В.С. Воробьев ООО «Газпромнефть-Ангара»

Терригенные отложения подсолевого комплекса в пределах Непско-Ботуобинской антеклизы характеризуются сложным геологическим строением: наличие ловушек неантиклинального типа, малая толщина коллекторов и дигенетические преобразования, контролирующие распространение коллекторов [1]. Блоковое строение месторождений Чонской группы и их низкая изученность поисково-разведочным бурением оставляют ряд вопросов относительно положения водонефтяных (ВНК) и газоводяных (ГВК) контактов в блоках с подтвержденной нефтеносностью, а также относительно насыщения поисковых блоков. Для повышения качества геофизических исследований на стадии детальных поисков и разведки выполняется комплекс геолого-разведочных работ (ГРР), включающий 3D сейсморазведку и высокоплотные электроразведочные исследования методом зондирования становлением поля в ближней зоне (ЗСБ) по единой сети наблюдения [2].

Площадь, изученная методом ЗСБ и сейсморазведкой по единой сети наблюдения на территории Чонской группы месторождений, составляет 3,35 тыс. км2 (50 % общей территории лицензионного участка (ЛУ)). В настоящее время разрабатываются подходы к использованию данных ЗСБ при создании геологической модели, так как сигнал ЗСБ может содержать информацию о насыщении целевых терригенных коллекторов [3]. Методика учета данных ЗСБ в создании геологической модели заключается в том, чтобы, используя априорную геолого-геофизическую информацию о целевых пластах-коллекторах (данные кинематической и динамической интерпретации результатов сейсморазведки, данные геофизических исследований скважин и петрофизическую модель насыщения), решить прямую задачу моделирования – построить из геологической модели геоэлектрическую. Далее следует провести сравнительный анализ синтетической геоэлектрической модели с моделью, построен ной по результатам детальной инверсии данных ЗСБ. По результатам качественного и количественного сравнения можно сузить диапазон неопределенностей и пересмотреть предпосылки, закладываемые в геологическую модель.

Геологическая модель целевых горизонтов формируется на основе данных сейсморазведки и бурения скважин. Одной из неопределенностей, закладываемых в геологическую модель, является положение ВНК. Поскольку удельное электрическое сопротивление (УЭС) пласта зависит от наличия в нем высокоминерализованной воды вследствие ее высокой ионной проводимости, учет результатов электромагнитных исследований в процессе создания геологической модели позволит сузить диапазон неопределенности положения ВНК. Данный подход также может быть применен для решения задачи разделения чисто нефтяной (ЧНЗ) и водонефтяной (ВНЗ) зон, снижения неопределенности оценки запасов разведочного блока, прогноза насыщения поискового блока, оконтуривания зон с ухудшенными характеристиками коллекторов и корректировки прогнозных эффективных толщин, полученных в ходе синхронной или стохастической инверсии данных сейсморазведки.

ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К ИНВЕРСИИ ДАННЫХ ЗСБ

Применение высокоплотных регулярных систем наблюдений (3D ЗСБ) требует использования автоматизированной методики инверсии данных. Работа аппарата автоматической инверсии основана на методе Монте-Карло с элементами имитации отжига. В процессе инверсии для каждого геоэлектрического горизонта находится электрическое сопротивление, при котором достигается минимум невязки.

В рамках технологического проекта «РоКЭС» разработаны подходы, позволяющие проводить высокоразрешающую инверсию большого объема данных ЗСБ. Для снижения числа эквивалентных решений используются структурный каркас по данным сейсморазведки и методика учета пространственных накоплений. Результатом инверсии данных ЗБС являются значения продольного сопротивления и проводимости целевого геоэлектрического горизонта. Согласно опыту исследований существуют два основных способа прогнозирования коллекторских свойств с использованием результатов бурения: граничных уровней и регрессионных уравнений.

Способ граничных уровней. Прогнозные зоны распространения коллектора по методу ЗСБ определяются на основе статистического анализа, сопоставления значений сопротивления/проводимости по данным ЗСБ в интервалах скважин с результатами испытаний и дебитами. Скважины классифицируются по группам в зависимости от уровня геоэлектрических параметров: с притоками углеводородов и/или воды и с низкими дебитами. Граничные значения сопротивления/проводимости, разделяющие распространение коллекторов, фиксируются. На картах оконтуриваются перспективные участки и зоны предполагаемого отсутствия коллекторов.

Способ регрессионных уравнений. Подход заключается в сопоставлении значений сопротивления (или продольной проводимости) геоэлектрического горизонта с емкостными параметрами и насыщением по результатам интерпретации данных геофизических исследований скважин (РИГИС). Часто сложно выявить устойчивые корреляционные связи с одним из параметров, поскольку на сопротивление влияет совокупность коллекторских свойств, поэтому сопоставление выполняется с линейной емкостью КпНэф (Кп – пористость, Нэф – эффективная толщина) и объемной влажностью КпКвНэф (Кв – водонасыщенность). Применение данного подхода на одном из ЛУ Чонского проекта позволило выявить устойчивые зависимости с коэффициентом корреляции, равным 0,7 и 0,8 соответственно для линейной емкости и объемной влажности. В результате регрессионные уравнения были применены к картам продольного электрического сопротивления и составлены карты атрибутов.

Связь геоэлектрических параметров «толстого» слоя (геоэлектрического горизонта) с параметрами коллекторов является предпосылкой для учета данных ЗСБ при геологическом моделировании.

Блоковое строение месторождений Чонской группы и их слабая изученность поисково-разведочным бурением не позволяют определить положение воднонефтяных (ВНК) и газоводяных (ГВК) контактов в блоках с подтвержденной нефтеносностью, а также насыщенность поисковых блоков. Для повышения качества геофизических исследований на стадии детальных поисков и разведки выполняется комплекс геолого-разведочных работ (ГРР), включающий 3D сейсморазведку и высокоплотные электроразведочные исследования методом ЗСБ по единой сети наблюдения

Способы комплексирования данных ЗСБ и сейсморазведки. На этапе прогнозирования комплексирование данных ЗСБ и СРР выполняется несколькими способами в зависимости от стадии исследования и объема входных параметров. Результатом является выделение перспективных объектов, удовлетворяющее данным сейсмо- и электроразведки. Основные способы комплексирования: структурно-геоэлектрический анализ; комплексный прогноз методом весового суммирования; «РоКЭС» – методика учета данных ЗСБ при геологическом моделировании.

Структурно-геоэлектрический подход. Основой подхода является совмещение аномалий, выполняются анализ и оконтуривание перспективных объектов по комплексу данных и их критериев. По прогнозным картам распространения коллекторов по данным ЗСБ, с учетом схемы тектонических нарушений и положения структурных поверхностей, ограничивающих перспективный комплекс по результатам сейсморазведки, выделяются наиболее перспективные участки, рекомендуемые для бурения глубоких скважин.

Определение перспективных объектов при геологической интерпретации результатов 3D ЗСБ и 3D сейсморазведки основано на совокупности следующих данных: по ЗСБ – наличие аномальных зон по сопротивлению/проводимости, выделенных исходя из граничных уровней; по данным сейсморазведки – структурно-тектонический фактор (поднятия, моноклинальные погружения, разломы) и наличие контуров перспективных объектов для соотношения параметров с продуктивными горизонтами; комплексный фактор по двум методам – смена значений сопротивления/проводимости при изменении положения структурного плана (снижение сопротивления в направлении погружения структурной поверхности). Данный подход рекомендуется для первичного анализа, является одной из предпосылок применения количественных подходов и обеспечивает ранжирование территории исследования на зоны с прогнозным насыщением с характеристиками коллектор/неколлектор/вероятное водонасыщение.

Прогноз на основе весового суммирования. Прогноз заключается в определении перспективных участков по совокупности аномалий, выделенных по результатам инверсии данных ЗСБ и сейсморазведки. Зоны перспективных объектов по продуктивным горизонтам устанавливаются на основе синхронной либо геостатистической инверсии данных сейсморазведки (рис. 1). Прогнозные зоны распространения коллектора по данным 3D ЗСБ выявляются на основе статистического анализа значений сопротивления/проводимости в точках скважин, результатов испытаний и дебитов в рамках «толстого» слоя. Объекты прогнозного распространения коллекторов по данным сейсмо- и электроразведочных работ определяются способом весового суммирования (см. рис. 1).


Рис. 1. Комплексные карты перспективных объектов по данным ЗСБ-сейсморазведки: наложения аномалий (а) и весового суммирования (б):
1, 2, 3 – контур продуктивных объектов по пласту соответственно Б12, В10 и В13; 4 – скважины глубокого бурения

Недостатками подхода является то, что он выполняется на качественном уровне, не прогнозируется насыщение, формируется единый контур перспективных объектов по группе коллекторов.

ПРЕДЛАГАЕМАЯ МЕТОДИКА УЧЕТА ДАННЫХ ЗСБ В ПРОЦЕССЕ СОЗДАНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ «РОКЭС»

В процессе создания единой геологической модели и выполнения последующего комплексного прогноза по результатам двух геофизических методов (ЗСБ и сейсморазведки) требуется разработка методики учета данных электромагнитных исследований ЗСБ. На основе результатов сейсморазведки формируется структурный каркас и прогнозные характеристики коллектора: общие толщины, карты пористости, которые применяются для создания геологической модели. Используя петрофизическую формулу насыщения Дахнова – Арчи или более сложные аналоги, по геологической модели можно рассчитать карту/куб УЭС и карту/куб продольной проводимости коллекторов, смоделировав таким образом синтетическое геоэлектрическое поле.

Реализация предлагаемой методики включает четыре этапа.

Этап 1. Создание исходной геоэлектрической модели коллектора. Геоэлектрический слой (горизонт), как правило, представляет собой интервал толщиной около 100 м. Для Чонского проекта слой представлен терригенными вендскими отложениями, продуктивная часть – двумя пластами песчаников В10 и В13, перекрывающими и подстилающими их пластами, сложенными в основном аргиллитами. Продольную проводимость всего терригенного интервала (геоэлектрического горизонта) можно представить как проводимость коллектора Sкол и вмещающих отложений Sфон.


Продольная проводимость является функцией УЭС и толщины


В связи с этим необходимо знать толщину вмещающих отложений и УЭС в каждой точке пространства.

Для расчета УЭС вмещающих отложений в предположении, что породы характеризуются слабой изменчивостью УЭС по площади, использовались данные бокового каротажа (БК) исследуемых скважин. По данным БК определялись значения УЭС в терригенном интервале пород-неколлекторов. Площадное распространение УЭС вмещающих отложений терригенного интервала строилось путем интерполяции скважинных данных. На рис. 2 приведен график проводимости интервала пласта Б12-Ф и вмещающих отложений.


Рис. 2. График проводимости интервала пласта Б12-Ф (1) и вмещающих отложений (2)

Толщина вмещающих отложений определяется как разница между толщиной интервала границы, закрепленного на основе структурных поверхностей, и прогнозной суммарной эффективной толщиной коллекторов по данным сейсморазведки. В зависимости от геологической реализации толщина вмещающих отложений терригенного интервала будет варьироваться в связи с изменением эффективной толщины, поэтому по карте распространения УЭС по площади для каждой геологической модели будет отмечаться своя проводимость вмещающих отложений Sфон.

Этап 2. Создание синтетической геоэлектрической модели коллектора. Синтетическая геоэлектрическая модель коллектора создается на основе существующих геологических условий. По параметрам геологической модели Кв, Кп и Hэф, через электрическую модель насыщения возможен переход к сопротивлению коллектора, а с учетом эффективной толщины – к продольной проводимости. 3D кубы параметров усредняются в карты путем получения средневзвешенных значений Кп и Кв по пласту и суммирования эффективных толщин (рис. 3).


Рис. 3. Модель пласта В13:
а
– эффективные толщины; б – прогнозная пористость; в – водонасыщенность; г – синтетическая модель УЭС коллектора; д – УЭС коллектора с учетом данных ЗСБ; 1 – изолинии параметра; 2 – тектонические нарушения по данным сейсморазведки 3D; 3 – устье скважин; 4-7 – скважины глубокого бурения: 4 – номера скважин, 5 – нефтяные, 6 – нефтегазовые, 7 – непродуктивные, 8 – проектные; 9-11 – контуры ВНЗ при ВНК: 9 – (-1336 м), 10 – (-1350 м), 11 – (-1343 м); 12-14 – контуры ЧНЗ при ВНК: 12 – ( -1350 м), 13 – (-1343 м), 14 – (-1336 м)

На основе входных параметров рассчитываются геоэлектрические характеристики синтетической модели.

1. УЭС коллектора определяется по формуле Дахнова – Арчи


где а, б – коэффициенты; ρв – УЭС воды.

2. Продольная проводимость коллектора позволяет учесть изменение эффективных толщин коллекторов Нкол


При наличии двух и более пластов-коллекторов в интервале целевого объекта геоэлектрические модели пластов рассчитываются для каждого пласта отдельно, затем определяется интегральная характеристика продольной проводимости путем суммирования карт проводимости по каждому пласту. Построенная синтетическая модель продольной проводимости коллектора сравнивается с проводимостью коллектора по данным ЗСБ.

Этап 3. Выбор геологической модели. На данном этапе выполняется качественное и количественное сравнение продольного сопротивления и проводимости синтетической и исходной геоэлектрических моделей, на основе которого делаются выводы о степени корректности геологической модели.

Описанный выше подход реализован для вероятностного геологического моделирования. На основе каждой геологической модели создается геоэлектрическая модель. Критериями выбора модели являются коэффициент корреляции и среднее квадратическое отклонение. Далее осуществляется выбор синтетической модели с наилучшими критериями.

Этап 4. Корректировка геологической модели. Для создания геологической модели, удовлетворяющей исходной геоэлектрической модели, полученной по данным ЗСБ с высокой степенью корреляции, разработан программый продукт Sw-TEM. Программа корректирует прогнозные карты геологических параметров Кв, Нэф и Кп до получения минимальных расхождений между фактической и синтетической продольными проводимостями (рис. 4)


При этом диапазон изменения параметров регулируется априорной информацией.


Рис. 4. Прогнозные карты Hэф (а), Кп (б) и Кв (в) коллекторов с учетом данных ЗСБ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данная методика апробирована при создании геологической модели 18 блока. Одной из основных геологических неопределенностей блока является уровень ВНК. Исходный диапазон неопределенности контакта составлял 15 м, вариация ВНК в геологической модели и последовательное количественное сравнение карт продольных проводимостей синтетической и фактической позволил сузить прогнозный диапазон ВНК до 5 м. Диапазон неопределенности запасов с учетом данного допущения уменьшен на 30 %, запасы по сценарию P50 возросли на 13 млн т. Методика позволяет рекомендовать смещение разведочной скважины для наиболее вероятного вскрытия ВНЗ и полного снятия неопределенности положения ВНК (рис. 5). Верификация прогноза по данным разведочного бурения ожидается в 2017 г.


Рис. 5. Прогноз положения ВНК по карте проводимости продуктивного пласта


Авторы статьи:  П.Я. Мостовой, А.В. Останков, Р.А. Ошмарин Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ») О.А. Токарева, Д.А. Орлова АО «ИЭРП» И.Ф. Сафаров, В.С. Воробьев ООО «Газпромнефть-Ангара»
Источник:  Журнал «PROнефть»

Возврат к списку