Программа «Газпром нефти» против COVID-19

Подробнее
Модельный ряд — Журнал «Сибирская нефть» — №169 (март 2020)

Модельный ряд

Текст:
Фото: Стоян Васев
Модельный ряд

Геологические модели лежат в основе разработки любого месторождения. От того, насколько они точны, напрямую зависят успех дальнейшего бурения скважин, величина их дебита, рентабельность всего проекта. Сегодня геологические модели стали цифровыми, при их построении учитываются все геолого-геофизические факторы

От бумаги к цифре

Основы геологического моделирования были заложены еще в 60-х годах ХХ века в таком направлении науки, как геостатистика. С использованием математических и статистических методов эта дисциплина изучает пространственное устройство геологических объектов. Однако сложность ручных расчетов, а главное — большое количество запасов высокого качества, для извлечения которых слишком изощренные аналитические инструменты не требуются, ограничивали практическое применение таких алгоритмов.

«Газпром нефть» продолжает рассказывать о технологиях, сыгравших важную роль в становлении компании и претерпевших серьезные изменения за 25 лет ее существования. Очередная технология — геологическое моделирование

Для большей части запасов, которые разрабатывались 30 лет назад вертикальными скважинами, вполне хватало двухмерных геологических моделей, представляющих собой проекцию геологического объекта на плоскость. Компьютеры в то время еще не получили широкого распространения в практике работы нефтедобывающих компаний. Геологические карты и разрезы, которые создавались на основе получаемых в ходе геолого-разведочных работ данных, чертились от руки: сначала карандашом на ватмане. Затем чертежные группы отрисовывали их тушью на кальке. Чертежи множились методом диазотипии Диазотипия — бессеребряный процесс создания фотокопий, основанный на светочувствительности солей диазония, разрушающихся под действием света. Широко использовался для копирования чертежей до появления ксерокопирования. Название «синька» получил от использовавшейся до него цианотипии, производившей копии синего цвета. (так называемая «синька») и использовались для всех последующих работ. «Любая ошибка, если ее не отследили на этапе проверки, тиражировалась. И сделать с этим что-то было уже сложно, так как приходилось повторять весь рабочий процесс заново», — рассказывает эксперт по оценке запасов нетрадиционных коллекторов Научно-Технического Центра «Газпром нефти» Джулия Заграновская.

Затем началась эпоха компьютеров. Еще в начале 90-х годов в российских компаниях они использовались преимущественно для подготовки текстов, составления отчетов. Но уже в середине десятилетия геологи стали все шире использовать программы для построения геологических карт и разрезов. По-прежнему это были двухмерные модели, но и они уже позволяли точнее просчитывать более сложные объекты, что при ручных расчетах неизбежно требует упрощений и приближенных оценок.

Постепенно вся геолого-разведочная работа перешла в цифровой формат. Мощность компьютеров росла, развивались и программы. Это позволило шире применять 3D-моделирование, за последние 15–20 лет уже ставшее стандартом работы. Если первое поколение ПО для геологического моделирования работало лишь с ограниченным количеством типов данных, то со временем его развитие позволило задействовать все имеющиеся геолого-геофизические данные. Существенно выросла и разрешающая способность софта.

В середине 2000-х годов геологические модели начинали использовать для сопровождения бурения. Это позволило более эффективно строить сложные скважины. С 2003 года геологические и гидродинамические модели стали обязательным условием при подготовке проектных документов, которые проходят экспертизу и защищаются в Государственной комиссии по запасам и Центральной комиссии по разработке месторождений полезных ископаемых.

Сам по себе переход в цифру решил много проблем. «Раньше можно было только мечтать о том, что все геофизические материалы и геологические данные будут доступны в любой момент на твоем рабочем месте и в удобном формате, — рассказывает Джулия Заграновская. — То, что раньше требовало большого количества ручных вычислений, сегодня благодаря цифровой модели делается фактически одним кликом».

Работа ускорилась во много раз. Однако пришедшие на смену бумажным цифровые модели не просто позволили ускорить и автоматизировать многие операции. Они создали условия для того, чтобы работать с гораздо более сложными запасами, которыми все чаще приходится заниматься сегодня, такими как тонкослоистые и низкопроницаемые коллекторы, нефтяные оторочки, нетрадиционные запасы и др. Без современных инструментов создания геологических моделей возможности для расширения ресурсной базы были бы практически исчерпаны.

Трудности моделирования

Крупные проекты «Газпром нефти», такие как «Новый порт» и «Мессояха», отличаются сложным геологическим строением. Их эффективная реализация была бы невозможна без использования цифровых геологических моделей. Более зрелые активы, например, Приобское месторождение, также получили новый импульс для развития в последние годы благодаря новым технологиям, позволившим в том числе лучше разобраться в их геологии.

Уже сегодня доля трудноизвлекаемых запасов (ТРИЗ) в балансе добычи «Газпром нефти» составляет около 30%, а в структуре запасов их примерно 40%. Компания уверенно движется к освоению ачимовских отложений и баженовской свиты. Ключ к таким запасам — высокотехнологичные горизонтальные и многоствольные скважины, многостадийный гидроразрыв пласта (ГРП). Но сами по себе без качественных трехмерных геологических моделей эти технологии принесут мало пользы. Необходимо очень хорошо понимать, где лучше всего расположить скважины, как направить их стволы в пласте, где провести ГРП.

Современная геологическая модель — трехмерный цифровой аналог месторождения (или целого региона, бассейна). Он создается на основе данных сейсмических исследований (в первую очередь 3D-сейсмика), геофизических исследований скважин, керна, траекторий пробуренных скважин. Могут привлекаться и данные несейсмических методов геологоразведки.

Сегодня трехмерные геологические модели используют для решения множества задач: локализации и подсчета запасов, создания технологической схемы разработки, сопровождения бурения, гидродинамических исследований, планирования геолого-разведочных работ, поиска и вовлечения остаточных запасов, мониторинга разработки и прогнозирования добычи. «Модель позволяет понять, как правильно разрабатывать месторождение, как не совершить ошибок, которые могут привести к серьезным проблемам и даже загубить месторождение, составить технологическую схему разработки, отслеживать физические процессы, которые происходят с месторождением в процессе его разработки», — говорит Джулия Заграновская.

Особенности современных цифровых моделей еще и в том, что они постоянно актуализируются — достаточно лишь добавить новые данные. Такую модель можно использовать на протяжении всего жизненного цикла месторождения. Поддерживать ее актуальность позволяют как новые данные, так и те изменения, которые происходят с пластом в процессе разработки. По модели можно отслеживать, что происходит с месторождением, как оно меняется в процессе разработки: например, как движется водонефтяной контакт.

Использование геологических моделей при сопровождении бурения позволяет обеспечить оперативное перестроение разреза и корректировку траектории скважины для ее оптимального размещения в продуктивной части пласта, что снижает потери из-за неэффективного бурения. «Работа Центра сопровождения бурения в „Газпром нефти“ позволила повысить эффективность проводки скважин с 60 до 85–90%», — рассказывает начальник управления геологической экспертизы и научно-методического развития Научно-Технического Центра «Газпром нефти» Рустам Фаизов.

Поскольку геолого-разведочная деятельность связана с рисками и неопределенностями, востребованным направлением применения геологических моделей стали методы вероятностной оценки запасов. Они позволяют рассматривать множество решений, которые могут реализоваться с определенной вероятностью. «В „Газпром нефти“ разработан ряд методик и инструментов для решения задач управления геологическими неопределенностями. На всех активах выполняется вероятностная оценка для повышения качества принимаемых инвестиционных решений», — отмечает Рустам Фаизов.

Новый этап развития геологического моделирования связан с применением когнитивных технологий. Они помогают справиться с человеческим фактором при анализе первичных данных и выборе подходящего решения

Человеческий фактор

Важная задача при создании модели — подготовить и загрузить правильные данные. Однако не стоит думать, что всю остальную работу за геолога сделает компьютер, достаточно лишь нажать волшебную кнопку. Компьютер — всего лишь инструмент, а модель — один из множества возможных вариантов интерпретации данных. И насколько он отражает реальность, сильно зависит от человека.

Геологические данные всегда содержат неопределенности и даже нередко противоречат друг другу. Геологи решают, какой вариант выбрать, исходя из своего опыта и профессиональной интуиции. Так что шутливое утверждение о том, что на двух геологов всегда есть три разных мнения, по-прежнему актуально. «Прежде чем создавать компьютерную модель, нужно сформировать в голове концепт, образ того, как может выглядеть этот резервуар, какие у него особенности, неоднородности, как они изменяются в пространстве. И только потом оцифровать его», — объясняет особенности работы геолога-модельера Рустам Фаизов. По его мнению, очень важно, чтобы такие специалисты хорошо разбирались в смежных дисциплинах, были готовы к кросс-функциональной работе, имели навыки программирования, понимали математику и геостатистику.

С моделями работает все больше специалистов. За последние 5 лет количество геологов-модельеров в «Газпром нефти» выросло более чем в два раза. Благодаря более легкому доступу к данным и возможностям по их обработке модели стали создаваться быстрее и эффективнее, на основе большего количества данных.

Новый этап развития геологического моделирования связан с применением когнитивных технологий. Отчасти они помогают справиться с человеческим фактором при анализе первичных данных и выборе подходящего решения: позволяют проанализировать большие объемы информации и ничего не упустить, преодолеть различные психологические ловушки, в которые может попадать человек, работающий в условиях неопределенности, как, например, склонность держаться за принятое решение несмотря на меняющиеся обстоятельства и появление новых данных. Но по-прежнему машина не может принять решение за человека. Она лишь упрощает выбор, давая дополнительные аргументы.

Внедрение инструментов искусственного интеллекта в сферу геологического моделирования находится пока в самом начале пути. Однако с этими технологиями связывают большие надежды. Не исключено, что уже в недалеком будущем они позволят не только еще больше повысить скорость и эффективность работы, но и достичь новых рубежей в освоении нетрадиционных запасов.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ