Историческая реконструкция

Историческая реконструкция

Развитие технологии бассейнового моделирования

«Газпром нефть» развивает технологии бассейнового моделирования

Поиск нефти и газа — задача нетривиальная и в локальном масштабе решается с помощью сейсморазведки и разведочного бурения. Но площадь таких работ, как правило, ограничивается десятками квадратных километров, и полученные данные не дают представления о геологическом строении всего региона. А для поиска новых перспективных участков и дальнейшего лицензирования такое представление необходимо. Понять структуру неизученного нефтегазоносного бассейна площадью в сотни тысяч квадратных километров позволяет бассейновое моделирование (БМ)

Путешествие в прошлое


Для российских компаний польза от развития бассейнового моделирования стала очевидной с выходом в новые регионы добычи. Фото: Максим Авдеев, Александр Таран

Создание модели нефтегазового бассейна — сложная многоэтапная работа.

По сути, бассейновое моделирование — это путешествие на миллионы лет в прошлое и вос­создание процессов формирования и измене­ния геологических слоев для определения того, когда в них появились, где накапливались и как перераспределялись углеводороды. Это, очевидно, требует работы с огромным объемом увязанных между собой данных, но при этом позволяет существенно повысить степень извле­чения полезной информации из них и дает воз­можность быстрой переоценки изучаемой тер­ритории при появлении новой информации. То есть речь идет о крупном технологическом направлении на стыке геологии, физики, химии и математики, позволяющем решать задачи стратегического развития компании на десятки лет вперед.

Нефтегазовые компании стали заниматься бассейновым моделированием в 1970­е годы, с активным ростом вычислительных мощностей компьютеров, ведь расчет математической моде­ли нефтегазового бассейна даже с использовани­ем современной техники может занять недели. Но, несмотря на сравнительную молодость технологии, сегодня освоение нефтегазовых про­винций уже практически никогда не обходит­ся без бассейнового моделирования, нередко с помощью именно этого инструмента открыва­ются новые месторождения.

Центрами БМ сегодня располагают многие зарубежные нефтегазовые и нефтесервисные компании, однако в России развитию этого направления долгое время должного внима­ния не уделялось. С активизацией работ в мало ­изученной Восточной Сибири, с появлением стратегических задач освоения Арктики и раз­работки баженовской свиты как отдельного направления польза от развития собственных компетенций в бассейновом моделировании стала очевидной. «Газпром нефть» начала заниматься БМ в 2009 году. Тогда первые работы в Карском и Каспийском морях, Ямало-Ненецком автоном­ном округе позволили построить региональные модели нефтегазовых бассейнов и на их основе выбрать наиболее перспективные участки для дальнейшего лицензирования. Постепенно ком­пания набирала опыт в освоении новой техноло­гии. Разработав уже десяток моделей различных российских и зарубежных регионов, в нынеш­нем году в компании приняли решение о выде­лении бассейнового моделирования в отдельное направление работы собственного научно-тех­нического центра («Газпромнефть НТЦ»), разра­ботав стратегию развития этого направления до 2017 года.

Этапы большого пути

Создание модели нефтегазового бассейна — сложная многоэтапная работа, требующая пони­мания физических и химических законов, влияющих на образование нефти и газа, а так­же знаний математической статистики и теории вероятности. При этом необходимо быть очень внимательным к деталям, ведь моделиру­ется процесс образования бассейна возрастом в несколько сотен миллионов лет, а значит, необ­ходимо проработать множество вариантов его развития и выбрать наиболее вероятный. Поэто­му на каждом этапе БМ постоянно ведется про­верка результатов, чтобы итоговая модель полу­чилась как можно ближе к реальному строению бассейна. Еще до того, как приступить к построению модели, специалисты разрабатывают несколь­ко геологических сценариев развития регио­на и его углеводородной системы. Затем соби­рают и анализируют информацию, необходи­мую для построения модели: данные о геологии региона, данные сейсморазведки и бурения. Это предварительный этап, который позволя­ет не только скорректировать геологические задачи, решаемые в процессе построения моде­ли, но и определить степень ее детальности и неопределенности. Само построение модели начинается с кар­каса, отражающего текущее состояние нефте­газоносного бассейна: определяются основные горизонты (границы геологических пластов) и разломы. От количества и качества исходной информации зависит, насколько детальной и достоверной получится модель.

Несмотря на сравнительную молодость технологии, освоение нефтегазовых провинций уже практически никогда не обходится без бассейнового моделирования

Затем каркас начинают заполнять горными породами разного состава и свойств. Это уже позволяет предварительно оценить, какие участки геологических слоев потенциально могут содержать углеводороды (коллекторы), какие, наоборот, ограничивают распространение нефти и газа в недрах земли (покрышки), а какие могут генерировать углеводороды (нефтегазоматеринская порода). На этом завершается моделирование основы бассейна, и полученную модель начинают наполнять углеводородами. Этот процесс, в свою очередь, разбит на несколько этапов. Сначала моделируется процесс созревания нефтематеринской породы: определяются ее количественные и качественные характеристики, степень зрелости и другие факторы. Нужная комбинация всех этих свойств позволяет спрогнозировать, сколько углеводородов нефтематеринская порода может сгенерировать и какого качества. Полученный результат уже позволяет делать предположения о количестве углеводородов на изучаемой территории, но не выявлять их скопления. Для того чтобы получить эту информацию, моделируется процесс миграции нефти и газа: как углеводороды из нефтематеринской породы попадают в пласты — коллекторы, из которых традиционно добывается нефть. Для успешной миграции необходимо, чтобы совпало несколько факторов: нефтематеринская порода должна быть достаточно зрелой, сверху ее не должны ограничивать пласты, препятствующие распространению углеводородов, а форма и взаимное расположение коллекторов и покрышек должны позволять вместить углеводороды и сдержать их дальнейшую миграцию. Проанализировать все эти условия позволяют инструменты БМ. Кроме того, отдельно учитывается влияние других элементов и процессов, происходящих в бассейне: газогидратообразование, зоны вечной мерзлоты, биодеградация нефти и т.д.

В заключение модель проверяется на достоверность. Геологи сравнивают реальные данные, полученные при проведении геолого-геофизических и геохимических исследований в скважинах, и сравнивают их с данными, полученными с помощью моделирования. Качество модели и близость ее к реальности оценивается потому, насколько точно модель отражает уже открытые месторождения углеводородов.

В зависимости от геологических задач специалисты строят разные типы моделей. Самые простые численные одномерные модели (1D) используются при реконструкции процесса термической эволюции нефтегазоматеринских пород. Двумерные модели (2D) — для воссоздания процессов миграции углеводородов, прогноза качества флюидов и наличия зон аномально высокого пластового давления, что в том числе позволяет сокращать затраты на бурение. 2D-модели позволяют дать достаточно точную качественную оценку элементам углеводородной системы, однако количественную оценку можно дать только с использованием трехмерной методики построения моделей (3D). Этот метод позволяет моделировать развитие бассейнов во времени с учетом процессов седиментации (образование отложений), уплотнения и эрозии слоев. Он же отличает бассейновое моделирование (моделиро- вание углеводородной системы) от геологического (моделирование резервуаров).

Алексей Вашкевич,
руководитель дирекции геологоразведочных работ и развития ресурсной базы «Газпром нефти»

Геологоразведка — это наиболее рисковый этап с точки зрения инвестиций, и цена ошибки может стоить компании неверно выбранного стратегического направления развития ресурсной базы. Соответственно, наша задача — использовать все имеющиеся инструменты и методики для снижения этого риска. На сегодняшний день наиболее прогрессивным направлением является построение геологической модели через систему реконструкций каждого параметра резервуара, впоследствии объединяющихся в бассейновую модель. Только в совершенстве владея данным инструментом, можно уверенно конкурировать за качественные запасы.

После построения и калибровки модели начинается процесс выбора наиболее перспективных участков: оценивается их ресурсный потенциал, геологические и экономические риски, их ранжирование и подготовка участков к лицензированию.

Непростое моделирование

Процесс образования нефтегазоносного бассейна зависит от множества причин, что в итоге отражается на сложности его строения. При этом даже при моделировании простых бассейнов есть ряд факторов, которые могут существенно повлиять на итог всей работы. Но наиболее трудоемкая задача — это моделирование бассейнов со сложным строением, где таких факторов существенно больше. Эффективных комплексных инструментов для решения задач с таким количеством неопределенностей до сих пор нет. Поэтому создание моделей углеводородных систем сложных бассейнов стало одним из приоритетов принятой в прошлом году технологической стратегии блока разведки и добычи «Газпром нефти». Это особенно актуально сегодня, когда неосвоенных простых бассейнов уже не осталось и залог успешного развития нефтяных компаний — в эффективном освоении бассейнов со сложным строением.

Помимо этого, бассейновое моделирование — эффективный инструмент снижения затрат на геологоразведочные работы, особенно когда речь идет об арктическом шельфе, где сейсмика и разведочное бурение стоит существенно дороже, чем на суше.

«Сейчас в связи со снижением геологоразведочного потенциала в текущих для компании регионах присутствия необходимо работать над освоением новых нефтегазовых провинций, и делать это эффективно, — отметил начальник департамента планирования и сопровождения геологоразведочных работ научно-технического центра „Газпром нефти“ Андрей Бочков.— Это означает, что необходимо наиболее полное использование имеющихся данных, как можно более тщательные проверки гипотез о строении бассейнов, что далее ложится в обоснование необходимости проведения новых полевых работ и формирование того, какие результаты мы хотим получить и как они могут в конечном счете увеличить вероятность геологического успеха. Бассейновое моделирование — комплексный инструмент, позволяющий решать эти задачи, а моделирование сложных тектонических систем — и вовсе новый для отрасли вызов, поэтому он попал в технологическую стратегию и стал одним из ее приоритетов»

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ