Моделирование поисково - разведочных работ на нефть и газ

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОИСКОВО-РАЗВЕДОЧНЫХ

 РАБОТ НА НЕФТЬ  И ГАЗ

 

Модель – это такая мысленно представляемая или материально реализованная система, которая отображая или  возпроизводя объектисследования способно замещать его так, что её изучение дает нам новую информацию об этом объекте.

Различают две модели:

1. Идеальная - (мысленно в голове человека)
2. Материальная или реальная – (подобно объекта, вещественная).

 

Геологоразведочные или поисково-разведочные  работы на нефти и газа проводятся с целью изучения недр, открытия месторождений полезных ископаемых,  их экономической оценки и  подготовки к разработке. Мы будем рассматривать эти работы только применительно к месторождениям нефти и газа.

Особенности геологоразведочных работ

1. сложность, иерархичность и уникальность изучаемых объектов ( залежи, месторождения, и т.д.)

2. стадийность процесса их  изучения,

3. разнородность и разная точность получаемой информации,

4. высокая стоимость информации и значить ее дефицит,

5. принятие решений в условиях неопределенности,

6. Влияние объективных (экономических, технических, социальных, экологических, политических и др. факторов) и субъективных факторов на их результаты.

 

В последные годы,  широкое внедрение ЭВМ в геологические работы позволило рост эффективность научных исследований, которые создали предпосылки для моделирования всего поисково-разведочного процесса как целостной системы.

ПОИСКОВО-РАЗВЕДОЧНЫЙ ПРОЦЕСС И  ЕГО

ПРОСТЕЙШАЯ КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ

 

Простейшая концептуальная модель поисково-разведочного процесса была преложена  Н.А. Крыловым в 1984 году. Суть этой модели в том, что - общие ресурсы нефти и газа в мире и в каждом конкретном районе конечны. Поэтому результат геологоразведочного процесса может быть представлен как изменение структуры начальных потенциальных ресурсов, общая величина которых постоянна.

1. Начальные геологические потенциальные ресурсами (Qнгпр) включают в себя , и ресурсы и запасы всех категории в том числе, и то количество УВ , которое уже извлечено т.е. общее количество нефти или газа, содержащееся в недрах до начала разработки месторождений.

2. Прогнозные ресурсы нефти и газа (Qпр)-  это то количество УВ, которое может находиться в данной территории, в земной коре по геологическим показателям (Д1 и Д2).

Начальные геологические  потенциальные ресурсы мира т.е в земной коре                                                             2000 млрд Т.Н. нефти  и 1000 Трлн. М3 газа.

3. Разведочные (доказанные) запасы нефти и газа (Qрз) -  это запасы докозаны по результатам бурения и получения притоков нефти и газа.

Около 200 млрд Т.Н. нефти  и 180 Трлн. М3 газа.

4. Извлекаемые запасы нефти и газа (Qизл.) -   это то количество УВ, которое можно извлечь на поверхность при современных условях технологии добычи нефти и газа.

Qизл.) мира : 205 – 700 млрд Т.Н. нефти и 100 - 600 Трлн. М3 газа.

5. Начальные промышленные запасы (Qнпрз) состоят из текущих промышленных запасов и накопленной за все время разработки месторождений добычи.

6. Мировая годовая добыча сегодня

3,2 – 3,5  млрд Т.Н.  нефти  и   2,4 – 2,6 Трлн. М3 газа.

7. Мировая накоплинная добыча сегодня

109  млрд Т.Н. нефти  и   78 Трлн. М3 газа.

 

• В 24 гигантских газовых месторождении мира, т.е 1 % от общего количества открытых месторождении сосредоточены более 70% выявленных суммарных запасов газа.
• 10% общемировых запосов нефти сосредоточены на территории СССР. Из них  85%  на территории России.

Уменьшение объема неразведанных  запасов, изменение структуры постоянных по величине начальных потенциальных ресурсов в ходе поисково-разведочных работ можно рассматривать как простейшую концептуальную модель поисково-разведочного процессе.

Эта модель представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Концептуальная модель поисково-разведочного процесса (изменения структуры начальных потенциальных ресурсов)  - по Н.А. Крылову.

Q - накопленная добыча, DQ - добыча за некоторый период; А,В,С₁- текущие запасы промышленных категорий, D (А,В,С₁) - прирост запасов промышленных категорий за некоторый период; С₂, С₃, Д₁, Д₂ - категории неразведанных ресурсов.

 

При моделировании  поисково-разведочного процесса допускается постоянство начальных потенциальных ресурсов.

 

Модель Н.А. Крылова была предложена в те времена, когда в нашей стране существовало плановое хозяйство, коммунизм т.е без учета экономических показателей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сегодня, когда в России начали развиваться рыночные отношения, протекание поисково-разведочного процесса регулируется в первую очередь экономическими показателями. Далее мы покажем, что на основе экономической оценки поисково-разведочные работы могут быть в любой момент остановлены, если окажется, что их  продолжение будет невыгодным, то есть,

не принесет прибыль.

Рис.2. Усовершенствованная концептуальная модель поисково-разведочного процесса

 

 

Поэтому мы сочли целесообразным несколько видоизменить простейшую концептуальную модель  поисково-разведочного процесса (рис.2), показав в ней роль экономических критериев оценки каждого «шага» в динамике поисково-разведочных работ. В этой модели также отражены сами поисково-разведочные  работы, дающие информацию для  уточнения начальных потенциальных ресурсов нефти и газа и для геолого-экономической оценки осваиваемых ресурсов.

В предлагаемой модели упрощено выделение  ресурсов и промышленных запасов, то есть, исключены  различные их категории.

В модели Н.А. Крылова не фигурирует концентрация ресурсов нефти и газа, то есть их распределение по залежам  разных размеров. В усовершенствованной  модели эта характеристика ресурсов учтена.

Далее мы покажем, что, начальные ресурсы нефти и газа и степень их концентрации используются в качестве исходных параметров в целом ряде математических моделей, описывающих различные элементы поисково-разведочного процесса, в том числе  в моделях динамики поисково-разведочного процесса.

ГЛАВА 2. ВЕРОЯТНОСТНОЕ ОПИСАНИЕ РЕСУРСОВ

УГЛЕВОДОРОДОВ И РИСКОВ, ВОЗНИКАЮЩИХ ПРИ

ПОИСКОВО-РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТАХ НА НЕФТЬ И ГАЗ

 

В условиях неопределенности поисковых  работ на нефть и газ, как давно уже понято многими зарубежными и российскими специалистами в этой области, нельзя ограничиваться детерминированными оценками начальных потенциальных ресурсов нефти и газа. Нужно оценивать их вероятностное распределение. Только при таком подходе к оценке ресурсов нефти и газа можно будет использовать мощный математический аппарат, позволяющий принимать оптимальные решения в условиях неопределенности.

Поэтому мы не будем заниматься детерминированным  подходом к проблеме прогноза ресурсов, а сосредоточим свое внимание и внимание читателей на использовании вероятностных методов и вероятностных математических моделей для прогноза начальных потенциальных ресурсов нефти и газа.

2.1.Геологическая номенклатура  объектов прогнозной оценки ресурсов  нефти и газа  и принципы  их выделения

 

Геологические номенклатуры прогнозных объектов в нашей стране и за рубежом несколько отличаются друг от друга.

Под объектом прогноза по В.Д. Наливкину [3] понимается часть геологического пространства, способного аккумулировать и сохранять скопления нефти и газа.

В практической деятельности оценка нефтегазоносности производится по тем объектам, в пределах которых завершен определенный объем работ, позволяющий судить о геологическом строении и ожидаемой нефтегазоносности недр.

Решение большинства задач прогноза нефтегазоносности базируется на принципе аналогий, что выдвигает требование иерархической соразмерности объектов прогноза и эталонов, их объемной и генетической сопоставимости.

По принципу выделения  объекты прогноза могут быть классифицированы на три основные группы[3].

1. Объекты, выделяемые по масштабам аккумуляции нефти и газа. К этой группе объектов относятся скопления нефти и газа различного масштаба: ме-гапровинции, провинции, области, районы, зоны нефтегазонакопления и, как элементарные единицы,  месторождение и залежь.

Выделение объектов скоплений нефти и газа разного масштаба имеет существенное значение для прогнозирования подобных зон в слабо изученных регионах. Сопоставление их характеристик в различных геологических условиях позволяет выявить критерии для прогнозирования таких скоплений в еще слабо изученных регионах и тем самым проводить поиск объектов с заранее заданными характеристиками нефтегазоносности.

2. Объекты, выделяемые  по их приуроченности к тектоническим  элементам различного порядка в современной структуре земной коры. При таком подходе  тектонические структуры, представляющие собою естественные геологические тела, допускают достаточно точное измерение их характеристик. Структуры можно измерить, определить для них определенные геолого-геохимические и геофизические характеристики, описать формационный состав слагающих пород, увязать с тектоническими движениями, которые создали эти структуры, а также выявить последовательность событий, формировавших эти структуры.

3. Условно выделяемые  объекты. Эта группа объектов выделяется только при прогнозировании частей бассейнов осадконакопления, соответствующих по масштабу областям и районам нефтегазонакопления. Она в какой-то мере восполняет трудности выделения объектов промежуточного порядка.

Последний, формальный принцип  выделения объектов был предложен А.Э. Конторовичем и В.И. Шпильманом. Ими было показано на примере Западной Сибири, что оптимальной площадью «вырезок» является 1500-2000 км².

При любом принципе выделения объектов в плане каждый из них, в зависимости от масштаба и степени изученности, может быть разбит на более мелкие объекты по интервалам разреза: комплексам, свитам, горизонтам, глубинам.

В нашей стране выделяются четыре уровня прогноза нефтегазоносности: глобальный, региональный, зональный и локальный [9].

Глобальный или надрегиональный прогноз – оценка осадочного чехла в целом или образующих его мегакомплексов в нефтегазоносной провинции, субпровинции как единого объекта. Объем оцениваемого объекта 10⁵ –10⁷ км³ .

Региональный прогноз  – оценка нефтегазоносных комплексов или частей мегакомплексов в пределах крупных нефтегазоносных районов, крупных тектонических элементов – надпорядковых и 1 порядка. Объем оцениваемого объекта 10³ –10⁵ км³ .

Объекты зонального прогноза – нефтегазоносные резервуары, комплексы и их части в пределах отдельных зон нефтегазонакопления, участки крупных тектонических структур, части районов. Объем 10² –10³ км³ .

Объекты локального прогноза – отдельные ловушки.

Взаимосвязь между стадиями ведения работ на нефть и газ  с позиций решения прогнозных задач выражается в том, что конечные результаты работ предыдущего этапа являются отправными данными для следующего этапа [3, 2]. В то же время результаты следующего этапа работ используются для проверки достоверности выводов  предыдущего этапа, выяснения необходимости их уточнения. Они способствуют также уточнению представлений о строении объектов более высокого иерархического уровня и тем самым уточнению их прогнозной оценки как за счет учета более достоверной информации, так и за счет возможности использования качественно новых видов информации.

За рубежом в качестве объектов самого высокого уровня выделяются территории, охватывающие несколько  бассейнов (нефтегазоносные провинции) или же территории, ограниченные административными, государственными или иными границами [10].

Следующий  уровень - нефтегазоносный  бассейн (Basin) охватывает одну

или несколько структурных  зон (plays)  с установленной или предполагаемой нефтегазоносностью, где залежи нефти и газа могут быть приурочены к разным природным резервуарам и литолого-стратиграфическим комплексам [10].

Далее следует перспективная  структурная зона  - exploration play (или play) - возможная зона нефтегазонакопления, охватывающая предполагаемые залежи нефти и газа (или одну залежь) в пределах одного и того же природного резервуара [10]. Перспективная зона (play) объединяет группу перспективных и сходных по геологическому строению (по типу ловушек, литологическому составу коллекторов, истории геологического развития и особенностям образования залежей) структур (prospects),   приуроченных к данной структурной зоне.

Французские геологи  в качестве эквивалента термина  «exploration play» (К.Буа, 1975 г.) рассматривают нефтегазоносную зону (petroleum zone)[10]. Последняя является частью объема осадочных пород, содержащей залежи и имеющей следующие общие характеристики: коллекторы имеются на всем протяжении зоны; углеводороды имеют одинаковый химический состав; ловушки являются однотипными или соответствуют небольшому числу типов. Нефтегазоносная зона ограничена в плане и разрезе. Несколько таких зон могут в плане частично или полностью перекрывать друг друга.