Дисциплина: «Основы компьютерных технологий решения геологических задач»
Лекция_6
Основные программные комплексы для создания геолого-геофизических моделей месторождений УВ сырья:
1.Сейсмогеологическое моделирование
2.Программные комплексы для интерпретации ГИС-бурения скважин и создания петрофизических моделей.
3.Геолого-геофизическое моделирование
4.Гидродинамическое моделирование
5.Программные комплексы для картопостроения
6.Бассейновое моделирование
7.Программные комплексы для оцифровки
1.Программные комплексы для сейсмогеологического моделирования:
ПК Landmark
Kingdom
DV-1 Discovery
GeoFrame
Jewel Suit
Остановимся на основных принципах сейсмогеологического моделирования, заложенного в перечисленных выше программных комплексах.
Слайд_1
На каждом этапе изучения месторождения, начиная с поисково-разведочных работ и заканчивая созданием технологической схемы разработки и эксплуатации месторождения, применяются различные программные комплексы, необходимые для решения всех задач, входящих в вышеперечисленную цепочку последовательных действий, направленных на создание геолого-геофизических моделей УВ сырья.
Современные компьютерные технологии востребованы на каждом этапе технологического цикла изучения месторождения: от сбора полевого сейсмического и скважинного материала до построения трехмерных статической геологической модели и флюидо-динамической моделей месторождений, планирования стволов скважин и проведения прочих геолого-технических мероприятий.
Слайд_2
Приводится перечень основных программных комплексов современных компьютерных технологий для всех циклов изучения месторождения.
Слайд_3
Приведен перечень программных комплексов, наиболее часто применяемых при сейсмогеологическом моделировании
1.Программные комплексы для сейсмогеологического моделирования:
Kingdom
DV-1 Discovery
ПК Landmark
GeoFrame
Jewel Suit
Слайд_4
Прежде чем приступить к рассмотрению пользы от сейсмических данных, необходимо уточнить, что понимается под моделью месторождения или территории и соответственно, каким образом и в какой ее части может сейсморазведка быть полезной.
Классификаций существует достаточно много. Например, но мнению Французского института нефти, начальной моделью является геологическая модель, состоящая в свою очередь из
- структурной,
- стратиграфической,
- седиментологической
- петрофизической
Модель резервуара по виду использования может быть
- статической (куда относятся все геологические модели) и
- динамической.
В конечном итоге все модели строятся с целью получения последней, наиболее достоверной, для правильного и эффективного планирования разработки месторождений и итогового достижения максимальной экономической выгоды.
Слайд_5
Почему мы сконцентрируем свое внимание на сейсморазведке? Многие исследователи уже сталкивались с полученными на ее основе данными, и на практике знают, насколько они важны. Реально, в большинстве случаев, к сожалению, используется только небольшую часть той полезной информации, которую сейсморазведка может нам дать.
Перед нами некоторый список тех задач, которые может решать сейсморазведка и которые могут быть интересны геологам и разработчикам при изучении месторождений. Расположены задачи примерно в порядке трудности достижения.
Точные данные по гипсометрии (структурные карты)
Данные по геометрии песчаных тел или экранирующих толщ (тел) – прослеживание в плане и толщины
Данные о наличии тектонических нарушений и их свойствах
Данные о свойствах пластов и вмещающих пород
Данные о литологии
Данные о насыщенности
Данные по анизотропии свойств горных пород и их трещиноватости
Слайд_6
Перед вами представлены основные методы геофизики.
Основной метод:
- Сейсморазведка
Дополнительные методы:
- Магниторазведка
- Гравиразведка
- Электроразведка
- Гамма спектрометрия
Слайд_7
Технологии, используемые
в сейсморазведке при проведении полевых работ:
1. 2-мерная сейсморазведка (2D) (профильная)
2. 3-мерная сейсморазведка (3D) (пространственная)
3. Скважинная сейсморазведка
4. Высокоразрешающая сейсморазведка (HR)
5. Многоволновая сейсморазведка (4C)
6. 4-мерная сейсморазведка (4D)
при обработке и интерпретации данных:
1. Анализ динамических сейсмических параметров
2. Сейсмофациальный анализ
3. Ориентированная обработка сейсмических данных
4. Сейсмическая инверсия
5. Зависимость амплитуды от удаления (AVO)
6. Сейсмическое моделирование
Для решения поставленных перед сейсморазведкой сейсморазведкой задач используется широкий набор средств или инструментов. К ним относятся:
- 3-мерная сейсморазведка (3D) (пространственная)
- Высокоразрешающая сейсморазведка (HR)
- Анализ сейсмических параметров
- Сейсмофациальный анализ
- Ориентированная обработка сейсмических данных
- Скважинная сейсморазведка
- Сейсмическая инверсия
- Зависимость амплитуды от удаления (AVO)
- 4-компонентная сейсморазведка (4C)
- 4-мерная сейсморазведка (4D)
- Сейсмическое моделирование
Список инструментов может быть расширен, т.к. методик и методических приемов гораздо больше. Более того, практически каждый из перечисленных методов имеет разные модификации. Однако наиболее часто употребляемые, основные средства этим списком охватываются и в рамках нашего курса мы постараемся рассмотреть большую часть из них.
Слайд_8
Временной сейсмический разрез – исходная информация о геологическим строении месторождения, позволяющий откоррелировать отражающие горизонты, которые и ложатся в основу дальнейших структурных построений
Слайд_9
Совмещение сейсмических и скважинных данных
Слайды_10,11
Создание сейсмогеологического разреза месторождения
Слайд_12,13
Объемная визуализация сейсмических данных
Слайд_14
Описание параметров резервуара по данным сейсморазведки
На данном слайде еще раз проиллюстрированы особенности сейсмических данных при использовании их при описании резервуара.
Временной сейсмический разрез после стандартной обработки, называемый также окончательным, используется для проведения по нему корреляции отдельных сейсмических горизонтов и выполнения структурных построений. Сейсмические данные сопоставляются со скважинной информацией, калибруются на нее. При этом возникает проблема сопоставимости масштабов и необходимость осреднений материалов ГИС. Исходные сейсмические данные служат основой для расчета прогнозных значений интересующих геологов и разработчиков параметров, или свойств разреза – при этом используются различные технологии, и выполняться они могут в варианте линий, разрезов или объемов, а также карт.
Последние в большинстве случаев являются заключительными результатами интерпретации материалов сейсморазведки и они описывают строение месторождения в пространстве. В настоящее время все чаще и чаще в качестве заключительного представления объекта выступают 3-х мерные модели, состоящие из ячеек, каждой из которых приписывается числовое значение каждого из исследуемых свойств.
Таким образом сейсмическая информация является одной из основных составляющих частей той базовой информации, на которой строится модель резервуара. Она участвует практически на всех шагах ее построения и по сути своей является интегрирующей, объединяющей для всех данных на месторождении. Никакой другой метод в этом отношении с сейсморазведкой сравниться не может.
Слайд_15
Достоинства сейсморазведки:
- Надежное прослеживание в пространстве
- Высокая разрешающая способность
- Интеграция со скважинными данными
- Интеграция в масштабе всего месторождения
- Совместное использование данных Геологии – Геофизики – Промысловых данных
- Оценка неопределенностей
В отличии от других методов изучения резервуара, геофизика имеет свои особенности, помогающие ей решить задачу описания строения пластов не только своими методами, но и с иной детальностью и масштабностью. И тут она принципиально отличается от всех других методов.
Данные пространственной сейсморазведки как никакой другой метод позволяют прослеживать особенности геологического строения в пространстве, исследователь как бы видит своими глазами изучаемый объект целиком и непрерывно. Никакой другой инструмент не позволяет достичь того же. Высокая плотность наблюдений 3D позволяет надежно прослеживать линейно вытянутые объекты, такие, как разломы или каналообразные тела.
Разрешающая способность сейсморазведки ограничена, но значительные усилия многих специалистов в мире направлены на то, чтобы повысить ее, и в итоге сейчас мы можем видеть на глубине тела, имеющие размеры в первые метры, а говорить об их свойствах, например, толщинах, с 1,5-2 метров.
Сейсморазведка использует скважинные данные для калибровки собственных наблюдений и тем самым позволяет объединить их в пространстве эти разрозненные данные, создав комплексное информационное поле. Сразу отметим, что без скважинной информации данные сейсморазведки сразу очень сильно теряют в точности и по большей части интерпретация их ведется на качественном уровне.
Данные сейсморазведки позволяют взглянуть на месторождение в целом, как на единый объект. Это уникальная возможность получать и работать с данными, сопоставимыми по масштабам с изучаемым объектом в целом.
Важно подчеркнуть еще раз об интегральности полученных данных. Материалы интерпретации сейсморазведки объединяют не только их самих, материалы ГИС, но также часто плохо формализуемые сведения о геологическом строении месторождения, исследований керна, результаты промысловой деятельности – наличии экранов, эффективных значений проницаемости, насыщенности и др.
При значительном разнообразии получаемой с использованием сейсморазведки информации, всегда есть возможность оценить ее точность, не только в точке, но и в пространстве – и надо всегда требовать такую оценку. Степень неточности наших знаний, или неопределенностей в описании месторождении опять же можно оценить в пространстве, увидев, какие из параметров или участков территории нуждаются в уточнении и дополнительном изучении.
Слайд_16
Виды сейсмического моделирования
2D моделирование помогает оценить проявление пласта и его свойств в пространстве, определить, какие параметры сейсмической записи изменяются при этом и каким образом.
При двухмерном 2D моделировании предполагается построение модельного сейсмического разреза с известным изменением свойств геологического разреза по латерали. Такой разрез помогает оценить проявление пласта и изменения его свойств в изменениях волновой картины на временном разрезе, изменении амплитуд, исчезновении и возникновении новых фаз, определить, какие параметры сейсмической записи изменяются при этом и каким образом. Т.е. двухмерное сейсмическое моделирование создает обоснование как для визуальной интерпретации сейсмических разрезов – и это прежде всего, так и для количественной оценки свойств пластов по параметрам сейсмической записи, о чем мы будем говорить в дальнейшем.
Слайд_17
Моделирование на основе обнажений аналога месторождений
Слайд_18
Разные пакеты моделирования позволяют моделировать волновое поле с различным набором волн, часто достаточно большим. Сюда входят и кратные волны (задается количество кратности или предел величины, до достижения которой они еще учитываются), и поверхностные, и обменные, прохождение и отражение, рефракция. Существуют также разные математические аппараты, описывающие возникновение и прохождение акустических волн в средах. Рассчитываются также первичные сейсмограммы с реальными параметрами геометрии систем наблюдения, по которым можно получать суммотрассы ОГТ. Как правило, чем точнее расчет, тем точнее и результат мы получаем. Сложность и степень соответствия модельных полей наблюдаемым зависит от возможностей вычислительной техники и по мере развития ВТ увеличивается.
Итак, моделирование – важнейший инструмент как настройки, так и проверки интерпретации. Использование его и приложение в отчет результатов моделирования как обоснования дальнейшей интерпретации может быть рекомендовано заказчикам как один из обязательных пунктов в геологическом задании на проведение сейсмических работ (имеются в виду как одномерное, так и двухмерное сейсмогеологическое моделирование).
Слайд_19
Основы сейсмофациального анализа
Изменение физических параметров сейсмического сигнала отражается в изменении формы сейсмической трассы. Процесс разделения на сейсмофации основан на определении изменения формы сейсмической трассы, тех или иных ее особенностей и отнесения этого изменения к тому или иному классу. При этом считается, что изменения формы записи часто более существенны, чем изменения величин амплитуд.
Таким образом в процессе выделения сейсмофаций определяется ряд типовых форм сейсмотрасс (интервалов сейсмотрасс) и каждая реальная трасса в кубе 3D относится к одной из этих форм. На приведенном рисунке анализ сейсмофаций был выполнен в постоянном временном интервале относительно положения опорного горизонта.
Слайд_20
В заключение рассмотрения метода выделения типов волновой картины или сейсмофаций отметим, что метод является качественным, достаточно быстрым и полезным, позволяющим картировать по площади разные типы волновой картины, связанные с фациальными особенностями строения геологического разреза, его литологией или иными характерными чертами (песчанистостью, толщиной песчаного тела). Метод дает возможность проанализировать комплекс данных, характеризующих прежде всего форму сейсмических отражений и в силу своей комплексности выявить такие черты строения территории, которые не доступны для выделения другими методами. Метод малочувствителен к графу обработки и в случае разнородности сейсмических материалов применим, в отличие от многих других методов.
В другой стороны рассмотренный метод относительный, как и моделирование – сходное волновое поле может быть получено за счет разных геологических разрезов. Поэтому и связь с фациями, литологией тоже достаточно относительная. Не всегда ясна точная природа той или иной сейсмофации, поэтому никогда нельзя гарантировать полученную эмпирическим путем взаимосвязь между волновым полем, геологическим строением и использованными параметрами. Метод зависит от кратности наблюдений, от плохой стыковки кубов разных лет наблюдений.
Итак, метод заслуживает широкого использования, при условии его осмысленного применения и внимательного контроля за входными данными.
Слайд_21
Разломы с большим смещением, прослеживаемые по латерали на значительном расстоянии, а также составляющие систему разломов, хорошо соотносимую с одной из характерных тектонических обстановок, выделяются по материалам сейсморазведки 3D вполне однозначно. Основные признаки наличия разлома – локальное снижение амплитуд отражений вдоль плоскости разлома и смещение осей синфазности отражений по разные стороны от ее. Выделение таких разломов – стандартная ситуация в Северном море или Мексиканском заливе (эти материалы представлены на данном слайде). Выделение их практически однозначное, а это значит, что все интерпретаторы выделят те же самые разломы в тех же местах.
Заметим, что для картирования одного плоского разлома средствами бурения потребует не менее 3 скважин (плоскость описывается тремя точками), а листрического – не менее 4. Но бурить скважины с целью картирования разломов довольно дорогостоящее мероприятие и при разработке месторождений вряд ли осуществимое. Таким образом картирование разломов практически монопольная прерогатива пространственной сейсморазведки.
Слайд_22
Еще один пример с акватории Мексиканского залива. Разломы имеет большую амплитуду и хорошо прослеживаются. На данном примере ярко видна и типичная обстановка растяжения.
Разломы образуют логически правильную систему, практически взятую из учебника структурной геологии. И это еще одно подтверждение того, что разломы выделены правильно. В целом на этом примере выделение разломов практически однозначное.
Слайд_23
Особенности выделения тектонических нарушений на временных разрезах
На этом слайде приведен пример такого подхода – возможные тектонические нарушения выделены по картам сейсмических параметров, причем и в этом случае выделяются условным знаком те из них, которые картируются более надежно и те, которые выделены с большей степенью условности. Подтверждают возможное проникновение тектонических нарушений в отложения верхней юры их наличие в низах платформенного чехла по временным разрезам. Такое подтверждение выполнено выборочно, в отдельных точках. Приведенная на рисунке схема дает более полное представление как о наличии возможных тектонических нарушений, так и о степени их обоснованности.
На представленной нам карте одного из параметров сейсмической записи мы видим в отдельных местах осложняющие факторы – места стыковки кубов разных лет съемки. Они также имеют линейную форму, но необходимо их отбраковывать во избежание истолкования их как тектонических нарушений.
Слайд_24
Пример прямых признаков присутствия Ув, полученный в 1975 г. Для удобства визуализирован только фрагмент временного разреза, зато в крупном масштабе. Другая его особенность – разрез выведен в режиме так называемой двойной полярности. Это сделано для того, чтобы эффекты прямого присутствия УВ были видны возможно более четко. Мы видим на времени 1.62 мс и 1.72 мс яркие пятна, а на времени 1.46 мс – плоское пятно. Результат возможной интерпретации этого временного разреза также приведен на данном слайде. По всей видимости, плоское пятно соответствует подошве газовой залежи. При нанесении положения газовой залежи на временной разрез более удобно отметить, что при смене насыщающего пласт флюида с воды на газ происходит смена полярности отражения, соответствующего кровле изучаемого резервуара.
Слайд_25