30495

Современные геофизические методы как средство изучения строения и свойств геологической среды

Лекция

География, геология и геодезия

Современные геофизические методы служат основой создания многопараметровой базы данных, как основы математического моделирования технологических процессов в нефтегазодобыче.

Русский

2014-11-30

93.5 KB

3 чел.

Современные геофизические методы как средство изучения строения и свойств геологической среды

Современные геофизические методы служат основой создания многопараметровой базы данных, как основы математического моделирования технологических процессов в нефтегазодобыче.

При этом база данных может быть двух типов:

дискретная база данных, которая формируется на основе геологических (стратиграфических), петрофизических, гидрогеологических, геофизических и промысловых данных;

интегральная база данных, которая формируется на основе объемных методов геофизической исследований (сейсморазведки, гравиразведки, электроразведки и магниторазведки).

В настоящее  время начинает получать широкое распространение термин

-«Интегрированная интерпретация», который представляет название компьютеризованной технологии сбора, обработки интерпретации геолого-геофизических данных с конечной целью создать цифровую модель месторождения углеводородов.

Целью ИИ является извлечение необходимой информации из данных геологии, геофизики и бурения, приведение информации к единым единицам  и  масштабам измерения, представление этих данных в цифровой и графической форме, синтез качественно новых емкостных и фильтрационных свойств,  описывающих модель резервуара и залежи для единой по всем методам сетки измерений. Техническими средствами для осуществления ИИ являются рабочие станции, желательно с несколькими графическими дисплеями, с помощью которых интерпретатор интерактивно (т.е. в графическом диалоге) выполняет необходимые операции. ИИ отличается от существовавшего ранее традиционного комплексирования геофизических методов тем, что в качестве результата получается модель конкретных пластов месторождения в виде документов (структурных карт определенного горизонта, карт толщин, пористости, границ контуров залежи), а не " аномалии типа залежи", которыми обычно обозначали результат комплексной интерпретации.

В процессе ИИ могут быть созданы несколько видов моделей в зависимости от этапа работ. Для подсчета запасов, доразведки  месторождения и создания постоянно действующей модели месторождения (геологический мониторинг) может быть разработана геологическая модель с предельной детальностью, которую допускают методы ГИС по вертикали и сейсмо-разведка по горизонтали. Для управления процессом добычи и повышения  нефтеотдачи на этапе эксплуатации создают фильтрационную модель разработки месторождения на основе геологической модели.

По-видимому, можно говорить и о других, последующих, вариантах модели месторождения в процессе его подготовки к разработке. Например, экономическая модель разработки, инженерная модель обустройства месторождения, модели управления добычей и т.п. Все они связаны между собой, но основной является геологическая модель, т.к. если она неадекватна, то остальные модели часто оказываются просто несостоятельными со всеми вытекающими экономическими последствиями.

Понятие "компьютерная модель" означает, что месторождение количественно описано на компьютерном языке в терминах систем управления базами данных или файловых систем и  хранится в памяти компьютера, т.е. данные могут быть многократно воспроизведены, изображены или модифицированы. Роль сейсморазведки  и ГИС является определяющей, поскольку именно эти два метода обеспечивают установление глубины, пространственной формы, литологических и фильтрационных свойств резервуара. ГИС обеспечивает детальное описание положения и  петрофизических свойств пластов по траектории скважин, а сейсморазведка - их  пространственное межскважинное описание. Кроме того, сейсморазведка дает  недостающую  информацию о вертикальных плоскостях тектонических нарушений.

Почему не другие методы, например, электроразведка, гравиразведка? Потому что точность, детальность и разрешающая способность сейсморазведки в несколько раз превышают возможности других методов. А в сочетании с ГИС и применением геологических методов интерпретации, например, стратиграфии, тектоники, седиментологии, сейсморазведка позволяет решать задачи детального описания пласта в пределах точности, требуемой при подсчете запасов в зависимости от промышленной категории.

Сегодня более или менее ясна последовательность моделей нефтегазоносных объектов,  необходимых на разных этапах при исследовании с  опоискованием и вплоть до разработки.  Это структурные, стратиграфические, формационные, литофациальные, емкостные и, наконец, фильтрационно-емкостные модели,  используемые при моделировании природных резервуаров. Роль отдельных моделей или их совокупностей определяется решаемой задачей.  Интегрирование моделей реализуется в рамках различных концепций единой геологической модели. Я полагаю, что наиболее плодотворной из них является структурно-формационная интерпретация (СФИ). Этот тезис обоснован 10-летней практикой.

Сейсморазведка и ГИС являются основой построения всех видов моделей. Технология моделирования резервуаров, включает гидродинамическое моделирование фильтрационных процессов перетока жидкости в продуктивном пласте, а следовательно, и геологическое моделирование.

Из сказанного выше ясно, что моделирование резервуара можно считать завершающей стадией ИИ. Однако приходится констатировать, что в  известных системах ИИ интегрирование пока не " зашло так далеко" и является обещанием, а не фактом. Системы ИИ представляют собой  совокупность  пакетов и интерактивных технологий, а не содержательно интегрированную систему, нацеленную на единую геологическую модель резервуара.

ИИ имеет преимущество перед по методной: она значительно повышает надежность и детальность результата. Надежность интерпретации возрастает, если сходятся данные независимых методов, основанных на измерениях различных геофизических полей: сейсмических, электрических, радиоактивных и др., в различных частотных диапазонах. Детальность обеспечивается взаимным дополнением методов, имеющих различную разрешающую способность, например, ГИС - по глубине, сейсморазведка - по площади.

По поводу новых свойств, не реализуемых при простом суммировании результатов,  односложно ответить невозможно. Простой ответ состоит в том,  что применение геофизических рабочих станций позволяет получить  новую  информацию за счет наложения цветокодированных разрезов или структурных карт на тектонические  схемы  или корреляционные разрезы ГИС.  Возникает новое качество,  когда интерпретация данных многократно упрощается и улучшается. Пересечение разных  методов  возникает на разных стадиях и в разных сочетаниях. В конечном итоге создается новое качество по мере выполнения отдельных этапов интегрированной интерпретации.

Как частный поясняющий пример назовем операции, где многократно используются ГИС при интерпретации сейсмических разрезов:

    - стратиграфическая увязка волн и пластов;

    - одномерное  моделирование  и расшифровка структуры сигнала от тонкослоистой пачки;

    - корреляция волн вдоль горизонтов,  построение карт свойств пластов.

В одном  случае  достаточно каротажной кривой, в другом нужны абсолютные отметки пластов, в  третьем необходимы измерения петрофизических характеристик пластов.

По мере приближения к конечному результату на  промежуточных этапах каждый раз заново уточняются и согласовываются независимые данные. В итоге рождается геологическая модель, которую каждый отдельный метод создать не в состоянии.

Программное обеспечение для ИИ создано компаниями  GеоQuеst, GGG, LANDMARK, Western Atlas. В России в создании систем ИИ лидируют Центральная геофизическая экспедиция и ВНИИгеофизика.

На Западе существует сильная конкуренция на рынке интерпретирующих  систем, и любое новшество - будь то новый алгоритм инверсии или трехмерная визуализация горизонтов - с запаздыванием в полгода появляется у всех. По этой причине принципиальная разница между системами состоит не в функциональном наборе операций,  а в цене и различии графического дизайна.

В России из-за существовавшего долгое время запрета КОКОМ на поставки новейших компьютеров создание программных систем под  ОСUNIХ значительно отставало. Но зато под операционной системой MSDOS на персональных компьютерах известные российские системы алгоритмически и  функционально значительно различаются между собой и содержат интересные решения и возможности, отличающие их от западных прототипов.

Ограничения западных систем обычно связаны с тем,  что из-за большой наукоемкости  и трудоемкости интегрированные системы создаются на основе компиляции разработок отдельных компаний.  Если передача данных  из одной программы в другую может вызывать проблемы, то о технологической интегрированной интерпретации и  говорить не приходится. Хотя эти факты западными компаниями тщательно маскируются, они легко распознаются грамотными специалистами  при первом же опыте знакомства с системами.

У нас ЦГЭ пытается создать интегрированную систему, не имеющую подобных недостатков.  Будем надеяться, что существующая сегодня ограниченность финансирования будет преодолена,  и в России скоро появятся программные продукты,  не уступающие западным. Для этого есть серьезный задел в виде почти готовых подсистем ГЕРМЕС, ИНПРЕС, ИНГИС (ЦГЭ), ГИНТЕЛ-2 (ГЕРС). ЛАУРА-3 (ВНИИнефть).

Технической базой этих систем являются рабочие  станции  SunSPARC моделей 5 или 20,  а также IBM RISC/ 6000 моделей 250 и выше. Почему именно эти компьютеры?

Они имеют оперативную память в десятки мегабайт  и  дисковую память в несколько гигабайт, позволяющую хранить сейсмические кубы и десятки и сотни сейсмических профилей. Еще более важно то, что графическое  отображение  геологической информации  (в т.ч. трехмерное) обеспечивает требуемое качество цветовой палитры ( не менее  8 бит на пиксел),  высокую разрешающую способность (1280 х1024 пиксела), а также графический оконный диалог (интерфейс) для управления интегрированной интерпретацией (OSF Motif). Нужно добавить способность этих машин работать в  сети. Это означает, например, что  сейсмический  куб можно держать на сервере,  сложные расчеты тоже вести на сервере,  а с интерпретацией сечений  этого куба  можно  одновременно  работать нескольким интерпретаторам на станциях-клиентах.  Очень важна, конечно, возможность ввода и архивирования  данных с магнитных лент различных типов (3480 и Eха-bуte, стримеров) и вывод результатов на ленты и плоттеры форматов А0, А3.

    К сожалению, эти возможности (графика, сети, ленты, плоттеры) или отсутствуют  на персональных ЭВМ,  или технически значительно уступают рабочим станциям (по памяти,  диалогу,  графике, сетям).

Именно эти  причины  объясняют столь высокий интерес геофизиков к рабочим станциям Sun и IBM, ИИ, как  следует  из всего сказанного выше,  является этапом обобщения и анализа наиболее информативных методов.  Но, что важно, должна существовать обратная связь между полученным результатом - геологической моделью данного этапа разведки, и проектированием полевых работ,  нацеленным на уточнение модели месторождений, территории и осадочного бассейна в целом.  Пока на  практике эта обратная связь действует неэффективно.

 ИИ - это средство для тех,  кому нужно решать, где и сколько добыть нефти и газа.  Раньше это решало государство в лице министерств, сейчас - нефтяные компании. Отсюда вывод -построение геологических  моделей  месторождений  необходимо  выполнять  прежде всего в нефтяных компаниях. Но российские компании еще к этому не готовы, а  геофизические  организации  уже этого делать не могут, поскольку деньги и исходная геолого-промысловая и скважинная  информация, как правило,  находятся у нефтяников. По-видимому, многие это понимают, и нас, похоже, ждут кардинальные перемены. Но с другой стороны,  лучшие  научные кадры в России,  да и на Западе, сосредоточены в геофизических компаниях,  и именно там  создаются лучшие программные разработки.  Пока же можно определенно утверждать, что российские геофизические  компании  переживают  тяжелые времена.

Основные тенденции развития ИИ, следующие:

- Рабочие  станции и персональные компьютеры с геофизической       "начинкой" станут такой же потребностью,  как дома телевизор.  Это  средство  познания цели - месторождений нефти и       газа.  Конечно, будут существовать сетевые средства взаимной  передачи геофизической информации внутри компаний,  а  значит,  и служба безопасности и защиты от "чужого  взгляда".

- Рискну утверждать,  что скоро западным компаниям  придется потесниться  на  российском рынке программного обеспечения на платформе ОС UNIХ для интегрированной интерпретации. Но  ЦГЭ, ВНИИгеофизике и другим российским производителям "математики"  придется  здорово  потрудиться,  чтобы  системы   программ для ИИ дошли до пользователя в достойном виде.

-  Геофизическая и геологическая интерпретация должна  состыковаться  с  гидродинамическим  моделированием и расширить рамки решаемых сегодня задач.  Но это потребует времени  и усилий тех, кому нужен конечный результат.

- Сами системы интерпретации станут более удобными для пользователя, научатся  говорить  "человеческим голосом" и читать с бумаги старые карты и разрезы.

Объемы  трехмерной  сейсморазведки как исходной информации для ИИ возрастут многократно и станут правилом,  а не исключением.

Некоторые тенденции развития ИИ очевидны и давно уже определены:

    - нарастающее  влияние ИИ на все этапы геофизических работ -  от полевого эксперимента до мониторинга разработки  месторождений;

- все большее "погружение" полевых методов, и прежде всего       сейсморазведки, в заключительные стадии разведки и эксплуатации месторождений углеводородов  (в  т.ч.  появление  в  последнее время динамической 4D - сейсморазведки);    

- создание оптимальных комплексов полевых методов и  методик   наподобие оптимальных  комплексов методов ГИС,  нацеленных на решение конкретных задач в конкретных регионах;

- наконец, главная тенденция развития ИИ (в свете вышесказанного) - углубление реальной интеграции при построении единой  многоцелевой геологической модели объекта,  достаточной для решения всего круга  задач  и  отвечающей всем данным по всем геолого-геофизическим методам. При развитии этой тенденции не видна альтернатива структурно- информационному  подходу - реальной основе научно-методической и технологической интеграции  геолого  - геофизических  методов.

       Можно сформулировать некоторые общие выводы, об эффективности ИИ:     

  Прежде всего, в данной технологии комплексирование геофизических методов приобретает более глубокий смысл. Нацеленность на единую конечную цель и необходимость  взаимного  использования данных разных методов не только на конечном, но и на промежуточных этапах получения и анализа необходимой информации объективно будут способствовать  развитию физических основ методов в направлении согласованности масштабов исследований и повышения их  разрешающей способности.

Немаловажную роль  имеет  то обстоятельство, что основу ИИ составляет компьютерная технология обработки, анализа и интерпретации геофизических данных в ее интерактивной модификации. Таким образом, на смену конвейерной,  поточной  обработке  геофизических данных  приходит  новая технология, в которой геофизик перестает быть статистом и начинает участвовать в творческом процессе получения принципиально новой информации о среде.

Направленность на конечную  геологическую  цель  -  изучение этой среды - требует от геофизика определенных геологических познаний и умения использования априорных геологических данных.  Подобная " геологизация" геофизики, безусловно, пойдет ей на пользу и будет стимулировать развитие более практичных и пользующихся спросом способов и методик геофизической разведки.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

55785. Омбудсмени року 384.5 KB
  Ми не просто розпочати нашу програму з визначення права. Справа в тому що так ми наблизились до першого нашого конкурсу яке і має таку назву Знавці права.
55786. Ой, не вітер в полі грає, не орел літає – ото Сірко з товариством по степу гуляє! 61.5 KB
  Мета: увіковічення та вшанування визначного військово-політичного діяча козацького періоду Івана Сірка; популяризація козацьких звичаїв та традицій серед учнівської...
55787. ПОЛІТИКА ВЛАДИ У ЦАРИНІ КУЛЬТУРИ В 1921-1928 рр. УКРАЇНІЗАЦІЯ (КОРЕНІЗАЦІЯ) 311 KB
  Мета: методична – удосконалення методики проведення лекціїдіалогу та активізації пізнавальної діяльності студентів шляхом використання групових форм роботи...
55788. Які правила визначають гармонію людини із собою та найближчим оточенням 245 KB
  Стежка Правдивості Команди слухають визначення понять Додаток 3 які вивчали на попередніх уроках етики потім радяться 30 секунд і записують кожне слово на окремому аркуші паперу.
55789. Розвиток розумових здібностей учнів засобами математики 4.37 MB
  Система роботи вчителя на уроці Документи які відображають офіційну оцінку роботи вчителя. З певністю можу сказати що наукове товариство дає навички роботи з науковою літературою ресурсами Інтернету вчить учнів формулювати свої думки планувати роботу. Організація науководослідної роботи учнів та вчителів Положення про роботу наукового товариства Інтелект Загальні положення Наукове товариство Інтелект об’єднує учнів школи зацікавлених у підвищенні свого інтелектуального та культурного рівня які...
55790. Розвиток здібностей школярів до словесної творчості на уроках української літератури в 5 класі 101 KB
  Як запалити у дитини вогник творчого розповідання У педагогічній науці і практиці постійно ведеться інтенсивний пошук дієвих і цікавих дітям методів і прийомів навчання спрямованих на розвиток їхньої словесної творчості.
55791. Развитие творчества и художественных способностей детей средствами изобразительной деятельности 44.5 KB
  На все руки мастер Если краска есть у вас Кисть не обязательна: Можно пальцем рисовать Просто замечательно Пальцем я зеленой краской Нарисую огурец Помидорку красной краской Вот какой я молодец...
55792. Розвиток критичного мислення школярів на уроках української літератури. Як вчити добувати необхідну інформацію з друкованого джерела та критично її осмислювати 56.5 KB
  Метод Читання тексту з позначками. Метод Читання в парах Узагальнення в парах. Ця стратегія розрахована на читання тексту в парах і є ефективною при роботі з художніми творами.
55793. Розвиток процесів сприймання у молодших школярів на уроках природознавства 58 KB
  Для розвитку процесів сприймання варто використовувати спеціальні прийоми вправи завдання. Для розвитку такої чутливості необхідно привчати школярів насамперед прислухатися й розрізняти...