Моделирование резервуара

В нефтегазовой отрасли моделирование пласта предполагает построение компьютерной модели нефтяного пласта с целью улучшения оценки запасов и принятия решений относительно разработки месторождения, прогнозирования будущей добычи, размещения дополнительных скважин и оценки альтернативного коллектора. сценарии управления.

Модель резервуара представляет физическое пространство резервуара в виде массива дискретных ячеек, очерченных сеткой, которая может быть регулярной или нерегулярной. Массив ячеек обычно трехмерный, хотя иногда используются 1D и 2D модели. значения таких атрибутов, как пористость , проницаемость и водонасыщенность С каждой ячейкой связаны . Неявно считается, что значение каждого атрибута применяется равномерно по всему объему резервуара, представленного ячейкой.

Типы модели пласта

Модели резервуаров обычно делятся на две категории:

Геологические модели создаются геологами и геофизиками и направлены на предоставление статического описания коллектора до начала добычи.
Имитационные модели резервуара создаются инженерами-разработчиками и используют методы конечных разностей для моделирования потока флюидов внутри резервуара в течение всего срока его эксплуатации.

Иногда для обеих целей используется одна «общая модель Земли». Чаще всего геологическую модель строят с относительно высоким (высоким) разрешением. Строится более грубая сетка для гидродинамической модели пласта, возможно, с меньшим количеством ячеек на два порядка. Эффективные значения атрибутов имитационной модели затем извлекаются из геологической модели посредством процесса масштабирования. Альтернативно, если геологической модели не существует, значения атрибутов для имитационной модели могут быть определены в процессе выборки геологических карт.

Неопределенность истинных значений коллекторских свойств иногда исследуют путем построения нескольких различных реализаций наборов значений атрибутов. Поведение полученных имитационных моделей может затем указывать на соответствующий уровень экономической неопределенности.

Фраза «характеристика пласта» иногда используется для обозначения деятельности по моделированию пласта до того момента, когда имитационная модель готова к моделированию потока флюидов.

Коммерчески доступное программное обеспечение используется для построения, моделирования и анализа моделей пласта. ^{[ 1 ]}

От сейсмики к моделированию

Процессы, необходимые для построения моделей коллектора, описываются фразой « От сейсмики к моделированию» . Процесс успешен, если модель точно отражает исходные каротажи скважин , сейсмические данные и историю добычи.

Модели резервуаров создаются для лучшего понимания недр, что приводит к обоснованному размещению скважин, оценке запасов и планированию добычи . Модели основаны на измерениях, проведенных в полевых условиях, включая каротажные диаграммы, сейсмические исследования и историю добычи. ^{[ 2 ]}

Сейсмическое моделирование позволяет количественно интегрировать все полевые данные в обновляемую модель резервуара, созданную командой геологов , геофизиков и инженеров. Ключевые методы, используемые в этом процессе, включают интегрированную петрофизику и физику горных пород для определения диапазона литотипов и свойств горных пород, геостатистическую инверсию для определения набора правдоподобных моделей свойств горных пород, полученных на основе сейсмических данных, с достаточным вертикальным разрешением и неоднородностью для моделирования потока, перенос стратиграфической сетки в точно перемещать сейсмические данные в геологическую модель и моделировать потоки для проверки и ранжирования модели, чтобы определить модель, которая лучше всего соответствует всем данным.

Физика горных пород и петрофизика

Первым шагом от сейсмики к моделированию является установление взаимосвязи между ключевыми петрофизическими свойствами породы и упругими свойствами ее . Это необходимо для того, чтобы найти точки соприкосновения между каротажными и сейсмическими данными. ^{[ 3 ]}

Каротажные диаграммы измеряются по глубине и предоставляют вертикальные данные с высоким разрешением, но не позволяют получить представление о межскважинном пространстве. Сейсмические данные измеряются во времени и обеспечивают высокую детализацию по горизонтали, но весьма ограничены по вертикальному разрешению. При корреляции каротажные данные скважин и сейсмические данные можно использовать для создания мелкомасштабной 3D-модели недр.

Понимание свойств горных пород достигается путем сочетания базовых геологических знаний и измерений ствола скважины. Основываясь на понимании того, как эта территория формировалась с течением времени, геологи могут предсказать, какие типы горных пород могут там присутствовать и насколько быстро они изменяются в пространстве. Каротаж скважин и измерения керна предоставляют образцы для проверки и уточнения этого понимания.

Сейсмические данные используются петрофизиками для выявления кровли различных литотипов и распределения свойств горных пород в межскважинном пространстве с использованием таких атрибутов сейсмической инверсии, как импеданс . Сейсмические исследования измеряют контрасты акустического импеданса между слоями горных пород. Когда встречаются различные геологические структуры, звуковая волна отражается и преломляется в зависимости от контраста импедансов между слоями. Акустический импеданс варьируется в зависимости от типа горной породы и, следовательно, может быть коррелирован со свойствами породы, используя соотношения физики горных пород между атрибутами инверсии и петрофизическими свойствами, такими как пористость , литология , водонасыщенность и проницаемость .

После того, как каротажные диаграммы надлежащим образом подготовлены и отредактированы, создается петрофизическая модель горной породы, которую можно использовать для получения эффективных упругих свойств горной породы на основе параметров жидкости и минералов, а также информации о структуре горной породы. Параметры модели калибруются путем сравнения синтетических и имеющихся упругих акустических каротажей. Расчеты выполняются с использованием ряда алгоритмов физики горных пород , включая: Сюй и Уайт, Гринберг и Кастанья, Гассманн, Гарднер, модифицированный верхний и нижний алгоритмы Хашина-Штрикмана и Батцле и Ванга.

Когда петрофизическая модель породы готова, статистическая база данных создается для описания типов горных пород и их известных свойств, таких как пористость и проницаемость. Описаны литотипы и их отличительные упругие свойства.

Геостатистическая инверсия MCMC

На следующем этапе перехода от сейсмики к моделированию методы сейсмической инверсии объединяют скважинные и сейсмические данные для создания множества одинаково правдоподобных 3D-моделей упругих свойств пласта. Сейсмические данные преобразуются в журналы упругих свойств на каждой трассе. Методы детерминированной инверсии используются для обеспечения хорошего общего представления о пористости по месторождению и служат для проверки качества. Чтобы получить более подробную информацию, необходимую для сложной геологии , затем используется дополнительная стохастическая инверсия. ^{[ 4 ]}

Процедуры геостатистической инверсии обнаруживают и оконтуривают тонкие коллекторы, которые в противном случае были бы плохо определены. ^{[ 5 ]} Геостатистическая инверсия на основе цепи Маркова Монте-Карло (MCMC) решает проблему вертикального масштабирования путем создания свойств горных пород, полученных сейсмическими данными, с вертикальным отбором проб, совместимым с геологическими моделями.

Все полевые данные включаются в процесс геостатистической инверсии посредством использования функций распределения вероятностей (PDF). Каждый PDF-файл описывает определенные входные данные в геостатистических терминах с использованием гистограмм и вариограмм , которые определяют вероятность данного значения в конкретном месте, а также общий ожидаемый масштаб и текстуру на основе геологических данных.

После создания PDF-файлы объединяются с использованием байесовского вывода , в результате чего получается апостериорный PDF-файл, соответствующий всему, что известно об этой области. ^{[ 6 ]} В алгоритме используется система взвешивания, что делает процесс более объективным.

Из апостериорной PDF реализации генерируются с использованием алгоритма Монте-Карло цепи Маркова. Эти реализации являются статистически справедливыми и создают модели с высокой детализацией, точностью и реалистичностью. Свойства горных пород, такие как пористость, могут быть смоделированы на основе упругих свойств, определенных с помощью геостатистической инверсии. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будет определена наиболее подходящая модель.

Параметры инверсии настраиваются путем многократного запуска инверсии с данными скважины и без них. Без скважинных данных инверсии выполняются в режиме «слепой скважины». Эти инверсии в режиме слепой скважины проверяют надежность инверсии с ограничениями и устраняют потенциальную погрешность.

Этот статистический подход создает множество равновероятных моделей, соответствующих сейсмическим данным, скважинам и геологии. Геостатистическая инверсия одновременно инвертирует типы импеданса и дискретных свойств, а затем можно совместно моделировать другие петрофизические свойства, такие как пористость.

Объемы выходных данных соответствуют частоте дискретизации, соответствующей модели пласта, поскольку синтез моделей с мелкой выборкой осуществляется так же, как и для каротажных диаграмм скважин. Свойства инверсии согласуются со свойствами каротажных диаграмм, поскольку гистограммы, используемые для создания выходных свойств горных пород в результате инверсии, основаны на значениях каротажных диаграмм для этих свойств пород.

Неопределенность определяется количественно путем использования случайных начальных значений для получения несколько отличающихся реализаций, особенно для областей интереса. Этот процесс улучшает понимание неопределенности и риска в модели.

Перенос стратиграфической сетки

После геостатистической инверсии и в рамках подготовки к адаптации истории и моделированию стока статическая модель пересчитывается в сетку и масштабируется. Передача одновременно преобразует время в глубину для различных свойств и передает их в 3D из сейсмической сетки в сетку угловых точек . Относительное расположение свойств сохраняется, что гарантирует, что точки данных в сейсмической сетке попадут в правильный стратиграфический слой в угловой сетке точек. ^{[ 6 ]}

Статическая модель, построенная на основе сейсмических данных, обычно ортогональна, но симуляторы потока ожидают наличия сетки угловых точек. Сетка угловых точек состоит из кубов, которые обычно намного крупнее в горизонтальном направлении, и каждый угол куба определяется произвольно, чтобы соответствовать основным объектам сетки. Непосредственное преобразование ортогональной точки в угловую может вызвать такие проблемы, как нарушение непрерывности потока жидкости .

Промежуточная стратиграфическая сетка гарантирует, что важные структуры не будут искажены при переносе. Стратиграфическая сетка имеет то же количество ячеек, что и ортогональная сейсмическая сетка, но границы определяются стратиграфическими поверхностями, а ячейки следуют стратиграфической организации. Это стратиграфическое представление сейсмических данных с использованием сейсмической интерпретации для определения слоев. Модель стратиграфической сетки затем сопоставляется с сеткой угловых точек путем корректировки зон.

С использованием моделей пористости и проницаемости и функции высоты насыщения строятся исходные модели насыщения. Если объемные расчеты выявляют проблемы в модели, в петрофизическую модель вносятся изменения, не вызывая отклонения модели от исходных входных данных. Например, для большей разбивки добавляются дефекты уплотнения.

Проверка модели и ранжирование

На последнем этапе перехода от сейсмики к моделированию моделирование потока продолжает процесс интеграции, вводя историю добычи. Это обеспечивает дополнительную проверку статической модели на основе истории. Репрезентативный набор реализаций модели, полученной в результате геостатистической инверсии, сопоставляется с данными добычи. Если свойства модели реалистичны, моделируемое поведение забойного давления скважины должно соответствовать историческому (измеренному) забойному давлению скважины. ^{[ 7 ]} Дебиты добычи и другие инженерные данные также должны совпадать.

По качеству соответствия некоторые модели исключаются. После процесса первоначального сопоставления с историей динамические параметры скважины корректируются по мере необходимости для каждой из оставшихся моделей для улучшения соответствия. Окончательная модель наилучшим образом соответствует исходным полевым измерениям и данным добычи и затем используется при принятии решений по бурению и планировании добычи.

См. также

Ссылки

^ Стивен Тайсон. Введение в моделирование резервуара (2007 г.), ISBN 978-1-906928-07-0 .
^ «Домашняя страница RETINA» .
^ «Преимущества интеграции физики горных пород с петрофизикой: пять ключевых причин для использования интегрированного итеративного рабочего процесса», Белая книга Фугро-Джейсона, 2007.
^ Фрэнсис, А., «Ограничения детерминизма и преимущества стохастической сейсмической инверсии», CSEG Records, февраль 2005 г., стр. 5-11.
^ Мерлетти, Г., Торрес-Вердин, К., «Точное обнаружение и пространственное разграничение осадочных последовательностей с тонким песком с помощью совместной стохастической инверсии каротажных диаграмм и трехмерных данных об амплитуде сейсмических исследований до суммирования», SPE 102444.
^ Jump up to: ^а ^б «Включение геофизики в геологические модели: новый подход делает геофизические модели доступными для инженеров в той форме, которую они могут использовать», Белая книга Фугро-Джейсона, 2008 г.
^ Касторо А., де Гроот Л., Форсайт Д., Магуайр Р., Рийкерс Р., Уэббер Р., «Точное моделирование резервуара посредством оптимизированной интеграции геостатистической инверсии и моделирования потока. Пример Северного моря», Petex, 2008 г. .

Дальнейшее чтение

«Построение высокодетализированных, реалистичных трехмерных численных моделей свойств горных пород и коллекторов: строгий учет всех данных снижает неопределенность», официальный документ Fugro-Jason, 2008 г.
Контрерас А., Торрес-Вердин К. «Анализ чувствительности AVA и инверсия 3D сейсмических данных до суммирования для оконтуривания смешанного карбонатно-кремнистого коллектора в бассейне Баринас-Апуре, Венесуэла».
Контрерас А., Торрес-Вердин К., Квин К., Фаснахт Т., Честерс В., «Стохастическая инверсия AVA сейсмических данных до суммирования и каротажных диаграмм для 3D моделирования резервуара», EAGE 2005.
Пирц М.Дж. и Дойч К. Геостатистическое моделирование резервуаров, Нью-Йорк: Oxford University Press, 2014, 448 страниц.
Джарвис К., Фолкерс А., Соссус Д., «Прогнозирование резервуара месторождения Симпсон на основе геостатистической инверсии сейсмических данных AVO», ASEG 2007.
Леггетт М., Честерс В. «Совместная инверсия AVO с геостатистическим моделированием», Национальная конвенция CSEG, 2005 г.
Сэмс М., Соссюс Д., «Сравнение оценок неопределенности на основе детерминистической и геостатистической инверсии», Ежегодная конференция SEG, 2008 г.
Сони С., Литтманн В., Тимко Д., Каркути Х., Карими С., Каземшируди С. «Комплексное тематическое исследование от сейсмики к моделированию посредством геостатистической инверсии», SPE 118178.
Стивен К., Макбет К. «Уменьшение неопределенности прогноза коллектора путем обновления стохастической модели с использованием сопоставления с сейсмической историей», SPE Reservoir Evaluation & Engineering, декабрь 2008 г.
Цзоу Ю., Бентли Л., Лайнс Л. «Интеграция моделирования пласта с покадровым сейсмическим моделированием», Национальная конвенция CSEG 2004 г.

[1] Стивен Тайсон. Введение в моделирование резервуара (2007 г.), ISBN 978-1-906928-07-0 .

[2] «Домашняя страница RETINA» .

[3] «Преимущества интеграции физики горных пород с петрофизикой: пять ключевых причин для использования интегрированного итеративного рабочего процесса», Белая книга Фугро-Джейсона, 2007.

[4] Фрэнсис, А., «Ограничения детерминизма и преимущества стохастической сейсмической инверсии», CSEG Records, февраль 2005 г., стр. 5-11.

[5] Мерлетти, Г., Торрес-Вердин, К., «Точное обнаружение и пространственное разграничение осадочных последовательностей с тонким песком с помощью совместной стохастической инверсии каротажных диаграмм и трехмерных данных об амплитуде сейсмических исследований до суммирования», SPE 102444.

[autogenerated1-6] Jump up to: ^а ^б «Включение геофизики в геологические модели: новый подход делает геофизические модели доступными для инженеров в той форме, которую они могут использовать», Белая книга Фугро-Джейсона, 2008 г.

[7] Касторо А., де Гроот Л., Форсайт Д., Магуайр Р., Рийкерс Р., Уэббер Р., «Точное моделирование резервуара посредством оптимизированной интеграции геостатистической инверсии и моделирования потока. Пример Северного моря», Petex, 2008 г. .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]