диплом. Методические указания по дипломному проектированию для студентов специальности 020305 Геология и геохимия горючих ископаемых
 Скачать 446.67 Kb.
|
|
Применение компьютерных программ для моделирования геологического строения и разработки нефтяных залежей * Выбор моделирующего пакета. В нефтяной промышленности нашли распространение большое количество различных видов компьютерных программ для моделирования геологического строения и разработки залежей нефти. Из всего разнообразия можно выделить две категории программных продуктов: отечественные и зарубежные. В настоящее время большинство пакетов – зарубежные. Из анализа геологических моделей по литературным данным, выполненных в различных моделирующих пакетах можно сделать следующие заключения. В пакете Schlumberger модель строится на очень мелкой регулярной сетке с шагом по вертикали равным 0.2 - 0.4 м, т.е. принятым при оцифровке данных каротажа. Геологическая модель природного резервуара в пакете Roxar строится на неравномерной по Z сеточной области, причем неактивные ячейки исключаются из рассмотрения. Модель природного резервуара в пакете Landmark может быть представлена более крупными элементами, хорошо согласующимися с геологической структурой пласта. То же можно сказать относительно модели, выполненной на структурированной сетке в отечественных программных комплексах ТРИАС и ДельтаОйл. Такая сетка позволяет достичь хорошего согласования всех структурных поверхностей, проницаемых интервалов и поверхностей ГНК и ВНК. И хотя при построении такой сетки удается сохранить все основные элементы геологического строения, однако разрешающая способность подобной модели будет ниже, чем для мелких сеток. Модели, построенные в различных программных комплексах, отличаются расчетными алгоритмами, видом сеток, которые могут быть равномерными, неравномерными, структурированными по координате z. Различаются также способы хранения информации. Алгоритмы расчетов и компьютерные программы непрерывно совершенствуются, поэтому сказанное выше относится лишь к определенному временному отрезку, на котором удается проследить происходящие изменения. * (Материал написан на основе совместной статьи Д.В.Булыгин, Р.Р. Ганиев К вопросу подготовки студентов по курсу моделирования геологии и разработки нефтяных месторождений Георесурсы №2(25)/ 2008 С.13-18) 25 Относительно преимуществ и недостатков тех или иных программных комплексов нужно сказать, что самым лучшим является тот, которым в совершенстве владеет специалист. Описание достоинств программных пакетов часто носит рекламный характер и не может быть принят на веру без соответствующих корректив. Каждый комплекс разрабатывался по техническим требованиям определенных нефтяных компаний. Поэтому он не является универсальным, пригодным для моделирования всех без исключения геологических условий, а имеет свои сильные и слабые стороны. В настоящее время большинство пакетов, принятых к промышленному использованию Центральной комиссией по разработке, являются зарубежными. Техническое описание этих пакетов имеет вид руководств пользователя и не всегда содержат информацию об используемых алгоритмах. На сегодняшний день доступными в компьютерном классе на кафедре геологии нефти и газа являются программные средства для геолого- фильтрационного моделирования ТРИАС и ROXAR. Готовиться соглашение о предоставлении академической лицензии с правообладателем программы ДельтаОйл. Имеющиеся программные комплексы содержит все необходимые приложения, которые требуются для создания базы данных проекта, строить геологическую модель, рассчитывать фильтрационную модель, проводить оценку и планирование геолого-технических мероприятий. Создание проектной базы данных. Последовательность получения и подготовки исходных данных можно рассматривать в качестве первого этапа в технологической цепочке построения геолого-фильтрационной модели. В результате сбора, обработки и анализа первичной геологической информации создается учебная база данных. Источниками для формирования базы данных являются электронные таблицы данных по координатам скважин и пластопересечений, результатам интерпретации данных геофизических исследований скважин, добыче и закачке, замерам пластовых и забойных давлений, интервалам перфорации, геолого- техническим мероприятиям, конструкции скважин, контурам нефтегазовосности и пр., а также справочники модельных месторождений. Для создания концептуальной модели и подготовки паспорта месторождения нужны отчетные материалы по объекту исследования, включающие подсчет запасов и дополнительные записки, включая подсчётные планы, карты нефтенасыщенных толщин, оцифрованные внешние и внутренние контуры нефтеносности, линии литолого-фациального замещения (выклинивания) пластов-коллекторов, лицензионные границы; проектный документ на разработку по месторождению, 26 протоколы и решения, принятые ЦКР и ЦКЗ, топооснова в масштабе 1:25000, схемы кустования скважин. Оцифрованные структурные карты отражающих горизонтов, построенные по данным 2D и 3D сейсморазведки и результаты опробования пластов используются при построении структурной модели. Для получения петрофизической модели (зависимостей остаточной водонасыщенности от проницаемости, проницаемости от пористости и т.д.) необходимы также лабораторные данные анализов кернов по всему объему исследований (результаты определения ФЕС, параметров насыщения пласта). Для расчета фильтрационной модели нужны кривые относительной фазовой проницаемости, сведения о смачиваемости, межфазном натяжении, капилляриметрии с описанием условий экспериментов, результаты анализа компонентного и фракционного состава пластовых флюидов, РVТ свойства флюидов и сжимаемость пород. В таблице 1 приведен оптимальный состав информационных ресурсов для создания и работы с моделями. Практика показывает два наиболее распространенных способа хранения баз данных: в виде файловой системы, обеспечивающей простоту и доступность работы с базой данных широкому кругу пользователей и в виде многопользовательской (корпоративной) базы данных в СУБД Oracle. Особенность СУБД Oracle состоит в возможности обеспечения защиты данных от сбоев оборудования и несанкционированного доступа, хранении информации в закрытых форматах, недоступных для прямого просмотра и редактирования стандартными офисными программами и хранение больших массивов информации в упорядоченном виде. Загрузка исходных данных для моделирования. Построение ПДМ требует быстрого доступа к большому массиву исходных данных, находящихся в различных источниках. Следовательно, к информационным ресурсам предъявляются требования быстрого доступа к набору данных. Собственно загрузка данных заключается в заполнении утверждённых структур хранения информации, необходимой для работы с моделями. Загрузка информации может осуществляться из двух систем хранения и отображения данных: СУБД Oracle и файлов форматов Microsoft Excel. Форматы источников загрузки выбираются в соответствии с производственными возможностями предприятий, осуществляющих эксплуатацию программного обеспечения. Следует выделить несколько схем загрузки данных для работы с моделями: 27 - загрузка исходной геологической и промысловой информации из корпоративных баз данных, имеющих набор заранее предопределённых набор таблиц, содержащих справочную, геологическую, промысловую информацию; - догрузка (пополнение) определенных видов информации, необходимой для проведения еженедельных, ежемесячных, ежегодных и др. видов отчетности; - загрузка для промышленного использования в геологических и фильтрационных моделей, построенных в различных программных комплексах. Загрузка обеспечивает формирование основного набора данных. При этом происходит заполнение информацией эталонного файла, содержащего служебные справочники, которые обеспечивают целостность БД и работу программы. В момент загрузки происходит заполнение пользовательских справочников и необходимой базовой информации (набор пластов и скважин). Затем загружают атрибуты скважин и пластов, то есть проницаемые интервалы, добычу, закачку, контура и т.д. Догрузка подразумевает периодическое пополнение существующих в БД типов информации и служит для поддержания базы данных в актуальном состоянии. Загрузка результатов моделирования заключается также в переносе в базу данных не только таблиц, полученных по результатам расчетов, но и карт в виде сеток. Проверка полноты, достоверности и целостности исходных данных. Полнота исходной базы данных является залогом проведения достоверных расчетов эффективности ГТМ. Полнота загруженной в базу БД информации тесно связана с актуальностью их состояния. В свою очередь, от актуального состояния зависит конечный результат. Функция анализа полноты данных отображает количественное и процентное состояние наличия информации и соответственно указывает на отсутствующие данные, как в табличном, так и в графическом виде. По каждому месторождению перед началом работ оценивается полнота информации. В графическом режиме сразу можно видеть степень полноты данных. Для более полного анализа данные по месторождению выводятся в отдельности по каждой скважине. Анализ достоверности данных. Этот вид анализа данных проводится для выявления мест не согласованности данных. Приведем наиболее типичные виды несогласованности исходных данных, которые требуют корректировки данных при построении геологической модели. При дискретной интерпретации геофизических данных к ним можно отнести следующие виды ошибок: отсутствие абсолютной отметки кровли (подошвы); кровля располагается ниже подошвы; отсутствует абсолютная отметка кровли (подошвы) проницаемого 28 интервала; проницаемые интервалы частично или целиком лежат выше кровли (ниже подошвы); отсутствует значение (нефтенасыщенности, пористости, проницаемости) проницаемого интервала; непроницаемый интервал обозначен как проницаемый; отметки пласта пересекаются с другими пластами; отметки проницаемых интервалов пересекаются с отметками других пластов; нефтенасыщенные интервалы лежат ниже отметки ВНК; отсутствуют данные по проницаемым интервалам; водонасыщенные интервалы выше отметки ВНК; газонанасыщенные интервалы ниже отметки ГНК; нефтенанасыщенные интервалы выше отметки ГНК. Достоверность данных по разработке оценивается по следующим обязательным критериям. Устранение дублирующих записей в таблице состояния скважин по фонду; то же в данных по добыче и закачке; устранение пересечений между добычей и закачкой. Проводится также проверка достоверности часов, месяцев и лет в добыче и закачке, а также Максимальной и минимальной величин добычи нефти, жидкости и закачки вытесняющего агента, для чего задается максимально достоверная величина. Достоверность данных по геолого-техническим мероприятиям (ГТМ) определяется по трем обязательным критериям: наличию дублирующих записей, отсутствии даты проведения ГТМ и кода мероприятия в справочнике ГТМ. Целостность базы данных. К основным структурным элементам, определяющим целостность базы данных можно отнести скважины, пласты, временные события и справочники. Временные события или сокращенные события связывают между собой скважины и пласты. Причем к событиям можно отнести все данные, связанные с датой – даты бурения, проведения ГТМ, запуска скважины в работу, перфорации и т.п. Целостность базы данных подразумевает логическое связывание различных типов данных посредством справочников, ключевых полей и уникальных идентификаторов различных объектов. Целостность позволяет избежать дублирования данных и сократить размер базы данных. Главное заключается в том, что целостность обеспечивает логическую связь объектов по всей базе данных, что особенно важно при удалении информации и заведении новых объектов с необходимым базовым набором информации. Целостность базы данных позволяет от разрозненных сведений, содержащихся в различных по форматам информационным массивам перейти к взаимосвязанному и упорядоченному набору данных. Причем под упорядочиванием данных понимается их сортировка в единый временной ряд событий. Отсюда вытекает технические требования к структуре хранения данных. 29 Построение геологической модели. Так как работа по моделированию предназначена для геологов и разработчиков, то упор делается на максимальном учете геологических особенностей нефтяных залежей при построении модели. Геологическая модель должна быть построена не формально, а учитывать все сведения о ловушке, строении природного резервуара, типе залежи, литологических особенностях пластов-коллекторов и т.п. Понятие концептуальной модели. Перед началом построения модели изучаются все научно-производственные отчеты и систематизируется материал, накопленный с начала изучения месторождения. По результатам такого анализа составляется концептуальная модель. Под «концептуальной моделью» авторы понимают модель геологического и палеотектонического развития территории, составленную на основе научных публикаций, научно-производвенных отчетов и фондовых материалов. Назначение концептуальной модели состоит в подготовке геологических знаний для математической интерпретации. В состав концептуальной модели входят следующие геологические особенности объекта моделирования: 1. Структурно-тектонические признаки, требующие учета при построении структурной модели: 1.1. Стратиграфия разреза осадочного чехла; 1.2. История геотектонического развития территории (структурно- тектонические этажи, опорные поверхности, маркирующие горизонты); 1.3. Тип структурной поверхности (ненарушенная, срезанная стратиграфическим несогласием (размывом), связанная с древней корой выветривания); 1.4. Категория сложности структурной поверхности (однокупольная, многокупольная); 1.5. Наличие тектонических нарушений (отсутствуют, внутриформационные, межформационные); 1.6. Количество моделируемых объектов (однопластовый, многопластовый, многоярусный); 2. Литолого-фациальные особенности, необходимые для построения слоистой модели: 2.1. Литология коллектора (терригенный, карбонатный); 2.2. Условия осадконакопления (аллювиальные, дельтовые, прибрежно- морские); 30 2.3. Палеогеография (источники сноса, наличие размыва отложений и перерывов в осадконакоплении); 2.4. Тип коллектора (поровый, каверновый, трещинный, смешанный); 3. Сведения, необходимые для построения модели насыщения: 3.1. Тип залежи по условиям залегания (пластовый, массивный, литологически-ограниченный); 3.2. Тип залежи по характеру насыщения (газовая, нефтяная, нефтегазовая, газонефтяная, газоконденсатная); 3.3. Характер поверхности газоводяного и водонефтяного контакта (горизонтальный, наклонный, сложный, при котором отметки различаются в пределах различных тектонических и литологических блоков; 3.4. Состав и физико-химические свойства пластовых нефтей (маловязкие, высоковязкие). Кроме того, при составлении концептуальной модели принимаются во внимание запасы месторождения (мелкое, среднее, крупное и т.д.), состав и свойства пластовых вод, стадия разработки (ранняя, развитая, поздняя). Концептуальная модель может быть представлена в виде описания, либо в виде таблицы, в которых материал приводится с учетом целевой функции модели. Это может быть подсчет запасов нефти и газа, составление ТЭО КИН, проектирование разработки, оценка эффективности и планирование ГТМ. Составление концептуальной модели на основании ранее опубликованных материалов в зависимости от состава показателей позволяет выбирать количество моделируемых горизонтов и структурно-тектонических горизонтов. В зависимости от того, является ли горизонт самостоятельным объектом моделирования, или же внутри него содержатся поверхности размыва, выбираются способы построения сеточной областей. Выбор оптимальной технологии моделирования заключается в том, чтобы каждое геологическое тело должно быть построено с использованием отдельных сеточных областей. После завершения рабочего варианта модели концептуальная модель уточняется. Технология построения геологической модели. Вся технология построения структурированной геологической модели была разделена на несколько самостоятельных этапов: 1. Расчет сетки; 2. Корреляция разрезов, уточнение кровли и подошвы пластов; 3. Построение структурных поверхностей; 4. Построение слоистой структуры пласта; 5. Пространственное распределение геологических параметров; 31 6. Построение модели насыщения; 7. Генерализация слоев в пачки; 8. Построение зональных карт; 9. Подсчет запасов нефти и газа. Построение фильтрационной модели. В основном выбирают модель двухфазной (нефть-вода) фильтрации. Задача изотермической двухфазной фильтрации состоит в определении приведенного пластового давления P и водонасыщенности s, подчиняющихся следующим уравнениям в частных производных: 0 ) ( 0 ) ( * * * t s m gradP fkk div t P gradP kk div (1) - абсолютная проницаемость )) ( ( ) ( ) ( , ) ( ) ( ) ( * * * * * s k в s в k s f н s н k в s в k s k (2), где: ) ( ), ( * * s н k s в k - относительные фазовые проницаемости; н в , - вязкость воды и нефти; ) , ( * s m - упругость пласта; ) , , ( z y x m - пористость. Начальные и граничные условия: а) в начальный момент времени известно распределения давления и водонасыщенности: ) , , ( 0 z y x P (3) (4) ) , , ( 0 z y x s s 32 б) для скважин задан дебит: с к заб пл r r p p q ln ) ( 2 (5), где - гидропроводность, заб пл p p , - пластовое и забойное давление в) на внешней границе пласта задается давление ) , , ( z y x p гр (6) г) подошва и кровля пласта непроницаемы 0 , пд кр dn dp (7) Требуется найти функции ) , , , ( ), , , , ( t z y x s t z y x P , и удовлетворяющие уравнениям (1), (2) и условиям (3)-(7). Для адаптации гидродинамической модели по замеренной и вычисленной добыче нефти предлагается использовать три различных механизма. I. Изменение вида кривых относительных фазовых проницаемостей. Суммарная адаптация проводится за счет подбора общих параметров кривых фазовых проницаемостей. II. Локальное изменение геологической информации и карт остаточных нефте- и водонасыщенности. Программный модуль, реализующий алгоритм, должен предусматривать возможность локального изменения карт: начальной нефтенасыщености, проницаемости и проницаемости перемычек. III. Возможность расчета в режиме заданной добычи нефти. В случае, когда информация о количестве добытой нефти представляется наиболее достоверной (возможность заколонных перетоков, некорректность учета воды/газа и т.п.), необходимо проводить расчет в режиме заданного количества добытой нефти. Расчет фильтрационной модели позволяет определить, какие скважины входят в области влияния нагнетательных скважин, оценить текущие запасы в области дренирования отдельных скважин. |