Типичные ошибки геологического моделирования

Автор(ы):Бирун Е.М., Гаврилова Е.В., Левин Д.Н., Лисунова О.В., Меркушкина О.В., Охотина С.В., Савичев К.С., Сальникова Н.В., Сидоркина Е.А., Ставинский П.В., Федчук В.В.

Цель представленной работы — рассмотреть условия возникновения типичных ошибок геологического моделирования, причины, приводящие к их появлению и меры, которые следует предпринять, чтобы избежать этой ситуации.

Настоящая работа разделена на пять разделов, каждый из которых посвящен одной из областей геологического моделирования.

Структура разделов унифицирована. Сначала перечисляются типичные ошибки данной тематики, затем их возможные причины и последствия, признаки появления ошибок, методы их исправления. Далее следует теоретическая часть, в которой кратко рассматриваются математические основы данного способа моделирования. Завершает каждую главу набор примеров с характерными ошибками, а так же со способами их диагностики и исправления.

На основании опыта экспертиз, накопленного в КНТЦ, составлена диаграмма количественного распределения ошибок по основным этапам моделирования.

Предложенная работа рассчитана не только на молодых сотрудников, но и опытные специалисты найдут эту информацию интересной

ТематикаМатематические методы

Все права на материалы принадлежат исключительно их авторам или законным правообладателям. Все материалы предоставляются исключительно для ознакомления. Подробнее об авторских правах читайте здесь!

Внимание! Если Вы хотите поделиться с кем-то материалом c этой страницы, используйте вот эту ссылку:
https://www.geokniga.org/books/10433
Прямые ссылки на файлы работать не будут!

Полный текст:

Учебные вопросы лекции:
Этапы проведения экспертизы геологической модели
Критерии оценки адекватности модели
Контроль полноты и качества исходных данных

Экспертиза геолого-гидродинамической модели включает в себя следующие основные этапы:
1. Оценка количества и качества исходной информации;
2. Оценка соответствия созданных моделей исходной информации;
3. Оценка корректности распределения фильтрационных и емкостных свойств в объеме резервуара;
4. Оценка адекватности моделей условиям фильтрации пластовых флюидов;
5. Анализ качества адаптации модели и её прогнозирующих свойств.
Этапы экспертизы используют два вида критериев оценки адекватности модели:
Качественные критерии основаны на субъективной оценке модели экспертом, которая может базироваться на использовании априорной информации, такой, например, как соответствие модели принятой теории условий осадконакопления и тектонических процессов, степени похожести на месторождения или объекты-аналоги, схожести вида различных диаграмм, функций распределения, характеристик работы скважин, наличие либо отсутствие определенного свойства объекта и т.д.
Количественные критерии предполагают вычисление параметров качества, численно отражающих степень сходства построенной модели и результатов расчетов с входными (фактическими) данными. Модель оценивается как адекватная входным данным, если величина параметра попадает в установленный интервал расхождения.

В свою очередь перечисленные критерии подразделяются на интегральные и дифференциальные:
Интегральные критерии характеризуют модель в целом, дифференциальные оценивают степень подобия модельных и фактических свойств и динамики изменения показателей в отдельных точках пространства или скважинах.
При оценке качества модели, помимо статистического анализа, широко используется визуализация результатов моделирования — просмотр исходных данных, корреляционных построений, вертикальных и горизонтальных сечений модели в двумерном и трехмерном окне, а также гистограмм, кросс-плотов, вариограмм.

Суммарная оценка геолого-технологической модели составляется на основе трех основных этапов экспертизы, которые могут иметь вид завершенных, практически самостоятельных работ:
1. Оценка геологической модели;
2. Оценка перехода от геологической модели к фильтрационной;
3. Оценка фильтрационной (гидродинамической) модели. Полная оценка адекватности геолого-технологической модели невозможна без выполнения первых двух этапов.
Геологическая модель пласта представляет собой совокупность моделей его определенных свойств:
• структурная модель;
• литолого-фациальная модель;
• петрофизическая модель;
• модель насыщения.

Экспертная оценка качества геологической модели заключается в анализе обоснованности, адекватности и качестве построения моделей каждого из этих свойств. Качество геологической модели оценивается в соответствии с графом (рис.1
Рис.1. Граф оценки качества
создания геологической модели).

В общем случае под адекватностью понимают степень соответствия модели тому реальному явлению или объекту, для описания которого она строится.
Процедура оценки адекватности основана на сравнении измерений на реальной системе и результатов экспериментов на модели и может проводиться различными способами. Наиболее распространенные из них:
1. по средним значениям откликов модели и системы;
2. по дисперсиям отклонений откликов модели от среднего значения откликов системы;
3. по максимальному значению относительных отклонений откликов модели от откликов системы.
При первом способе проверяется гипотеза о близости среднего значения наблюдаемой переменной Y среднему значению отклика реальной системы Y*.
В результате N 0 опытов на реальной системе получают множество значений (выборку) Y*. Выполнив N M экспериментов на модели, также получают множество значений наблюдаемой переменной Y.
Затем вычисляются оценки математического ожидания и дисперсии откликов модели и системы, после чего выдвигается гипотеза о близости средних значений величин Y* и Y (в статистическом смысле). Основой для проверки гипотезы является t-статистика (распределение Стьюдента). Ее значение, вычисленное по результатам испытаний, сравнивается с критическим значением t КР взятым из справочной таблицы. Если выполняется неравенство t n <t KР, то гипотеза принимается.

Передаваемые на экспертизу цифровые геологические модели должны содержать:
• исходную геолого-геофизическую и промыслово-технологическую информацию (базу данных в электронном виде);
• цифровую трехмерную геологическую модель в электронном виде;
• авторский отчет по созданию модели;
• авторский отчет по самоэкспертизе модели (раздел в отчете по созданию модели);
• пояснительную записку.

Состав базы данных определяется отраслевыми и корпоративными документами, рекомендуется следующий перечень содержащейся в базе информации:
• исходные и отредактированные кривые ГИС (включая данные инклинометрии с результатами расчетов траекторий скважин) в LAS форматах и результаты их интерпретации (РИГИС) в послойной форме в LAS форматах, в форматах баз данных или табличной форме ASCII;
• координаты устьев скважин, альтитуды, даты бурения и ввода скважин в эксплуатацию;
• информация об интервалах перфорации (в измеренных глубинах и абсолютных отметках);
• результаты интерпретации данных сейсморазведки: локальный проект в формате применявшегося интерпретационного пакета с поясняющим текстовым сопровождением, результаты сейсмической интерпретации: структурные карты, карты и кубы сейсмических атрибутов, карты сейсмофаций, разломы (на разрезах и в плане);
• уравнения петрофизических зависимостей для всех продуктивных объектов (если они были изменены со времени последнего подсчета запасов, то приводятся также петрофизические зависимости, принятые ранее);
• двумерные поля, представляющие подсчетные планы, карты нефтенасыщенных толщин, в соответствии с балансом РГФ;
• данные инклинометрии;
• данные об испытаниях/опробованиях пластов;
• результаты корреляции горизонтов (таблицы маркеров) и фа-циального анализа (карты фаций);
• схемы обоснования положения флюидных контактов;
• свойства флюидов;
• таблицы поправок в инклинометрию;
• полигоны лицензии, ВНК, нарушений, ЧНЗ и ВНЗ, зон замещения и выклинивания, категорий запасов.

Рекомендуемый перечень результатов моделирования для передачи:
• траектории скважин, кривые ГИС (по согласованию) и результаты их интерпретации;
• результаты корреляции горизонтов (таблицы маркеров);
• структурные поверхности как по стратиграфическим границам, так и по кровле и подошве коллекторов моделируемых пластов, поверхности флюидных контактов;
• трендовые сейсмические поверхности и кубы, поверхности и полигоны разломов, карты эффективных и нефтенасыщенных толщин; карты фаций;
• кубы объемных сеток фильтрационно-емкостных параметров -дискретный куб фаций (литологии), дискретный куб характера насыщения (флюида), дискретный куб категорий и зон, непрерывные кубы песчанистости (NTG), пористости, проницаемости, нефтенасыщенности, газонасыщенности, водонасыщенности;
• полигоны лицензии, ВНК, нарушений, ЧНЗ и ВНЗ, зон замещения и выклинивания, категорий запасов;
• значения запасов углеводородов по категориям, зонам, выделенным элементам геологической неоднородности (фациальный комплекс, слои, зоны приоритетного природопользования).

Содержание отчета по созданию модели:
• краткие сведения о нефтегазоносности вскрытого разреза, характеристику каждой залежи (количество скважин, тип залежей, их размеры);
• данные о величинах балансовых запасов, анализ динамики изменения величин запасов по участку в целом и по отдельным пластам;
• источники информации и анализ качества данных, формирование базы данных;
• принципы корреляции геологических тел на основе анализа условий осадконакопления;
• краткие сведения о методике и результатах интерпретации ГИС, включая петрофизические зависимости;
• краткие сведения о методике и результатах интерпретации данных сейсморазведки;
• размеры, литология пластов и их покрышек, эффективная нефтегазонасыщенная толщина продуктивных пластов в пределах разных зон;
• описание зон замещения и выклинивания, тектонических нарушений, перемычек между частями залежи и т.п., характеристики фильтрационно-емкостных свойств пластов по данным различных методов исследований;
• методика использования данных сейсморазведки;
• описание принятой модели флюидных контактов;
• краткая характеристика (радиальных комплексов, выделенных на участке;
• обоснование типа и размерности сетки геологической модели, название и описание поверхностей и нарушений, использованных при формировании структурного каркаса;
• описание кубов параметров (дискретные или непрерывные, полученные прямыми расчетами или путем интерполяции и т.п.), использованных при построении модели и обоснование методов, использованных при их получении;
• обоснование выбора граничных условий в модели (в том числе границ участка мини-проектов).

Рис.2. Пример карты альтитуд скважин. Северо-Губкинское месторождение
Контроль величин альтитуд скважин осуществляется несколькими способами.
Первое. Построением карты альтитуд (рис. 2). Поскольку карта альтитуд является по существу топографической картой, то есть картой современного рельефа, то для условий равнинного рельефа наличие резких изменений альтитуд более 3-4 метров близрасположенных скважин свидетельствует о наличии ошибки в величинах альтитуд скважин (рис. 2).

Рис.3. Сопоставление величин альтитуд близрасположенных скважин.
Второе. Сравнением альтитуд скважин, устья которых расположены в непосредственной близости друг от друга, например, пробуренных из одного куста. В этом случае наличие изменений альтитуд более 1-2 метров говорит о наличии возможной ошибки в величине альтитуды одной из скважин (рис.3).
Третье. Сравнением величин альтитуд скважин, полученных из разных источников:
• отчетов по подсчету запасов (таблицы и подсчетные планы),
• заголовков таблиц ГИС и РИГИС,
• маркшейдерской информации,
• измерений альтитуд в процессе выполнения сейсморазведки ЗД.

Рис.4.Визуализация траекторий скважин в 2Д и 3Д Северо-Покачевского месторождения
Контроль местоположения устьев и забоев скважин проводится путем сравнения рассчитанных при создании модели координат устьев и забоев с рассчитанными маркшейдерской службой, а также с измеренными координатами устьев скважин в процессе выполнения сейсморазведки ЗД.

Рис.5. Сравнение положения забоев скважин, используемых при моделировании, с данными маркшейдерской службы
Как правило, большие различия между местоположением забоев скважин, рассчитанных маркшейдерами и в программах моделирования, связаны с неправильным положением устьев скважин или неучетом магнитного склонения (рис. 5).

Контроль местоположения и абсолютных отметок пластопересечений делается сравнением рассчитанных в пакете моделирования координат пластопересечений с данными маркшейдера, промысловой геофизики (таблицы обработки инклинометрии), подсчетными планами. Расхождение в величинах абсолютных отметок пластопересечений не должно превышать 0,5 метра

Вопросы для самоконтроля
1. Основные этапы экспертизы геолого-гидродинамической модели.
2. Пояснить суть качественных и количественных критериев оценки адекватности модели.
3. Интегральные и дифференциальные критерии.
4. Основные этапы экспертизы суммарной оценки геолого-технологической модели.
5. Граф оценки качества создания геологической модели.
6. Критерии оценки адекватности модели.
7. Содержание передаваемых на экспертизу цифровых геологических моделей.
8. Содержание отчета по созданию геологической модели.
9. Контроль величин альтитуд скважин.
10. Контроль местоположения устьев и забоев скважин.
11. Контроль местоположения и абсолютных отметок пластопересечений.
12. Контроль загрузки исходных данных.

Рис 6. Контроль полноты загрузки данных — в скважине частично отсутствуют результаты обработки ГНС (а), а также инклинометрия скважины в нижней части ее траектории (б)
Сводится к проверке полноты и взаимного соответствия данных ГИС, РИГИС, инклинометрии, интервалов перфорации и результатов испытаний.
Так, на рис. 6 показано, что в скважине отсутствуют данные инклинометрии вблизи забоя, где есть запись кривых ГИС и, соответственно, данные РИГИС. Это приводит к тому, что операция осреднения скважинных данных на сетку в интервале отсутствия данных инклинометрии не будет выполнена.
Необходимо загрузить данные инклинометрии или, если таковые отсутствуют и интервал отсутствия не превышает 50 метров, продолжить траекторию скважины исходя из величин углов и азимутов по последним точкам замеров или вертикально.

Регламент по созданию постоянно действующих геолого-технологических моделей нефтяных и газонефтяных месторождений. РД 153-39.0-047-00. Утвержден и введен в действие Приказом Минтопэнерго России N 67 от 10.03.2000.
Тынчеров К.Т., Горюнова М.В. Практический курс геологического и гидродинамического моделирования процесса добычи углеводородов: учебное пособие / К.Т.Тынчеров, М.В.Горюнова – Октябрьский: издательство Уфимского государственного нефтяного технического университета, 2012, 150 с.
Закревский К.Е., Майсюк Д.М., Сыртланов B.R «Оценка качества 3D моделей» М.: ООО «ИПЦ Маска», 2008 — 272 стр.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!