Трехмерное геологическое моделирование природных резервуаров на основе литолого-фациального анализа (на примере юрских и нижнемеловых отложений Западной Сибири)

Глава 3. Существующие подходы к созданию трехмерных геологических моделей объектов, характеризующихся высокой изменчивостью свойств в условиях ограниченного объема скважинной информации.

3.1. Общие сведения о методиках трехмерного моделирования

Трехмерное вероятностное (Yarus et al. 1994, Hefner et al. 1996; Dubrule 1998, Дюбрул, 2002) геологическое моделирование является мощным аппаратом решения нефтегеологических задач: 1) оценки неоднородностей и возможностей строения резервуара, 2) учета наиболее полного интегрированного комплекса данных, 3) визуализации и графического представления, 4) геолого-экономической оценки месторождений на основе многовариантного просчета возможных схем его разработки.

Трехмерная геологическая модель состоит из ряда объемных распределений геолого-петрофизических параметров, именуемых "кубами". В данной работе автор уделяет основное внимание центральной части процесса моделирования - построению кубов литологии, которые являются основой при построении моделей распределения всех остальных параметров (Регламент 2000, Методические указания 2003, Мангазеев и др. 2006, Рыбников и др. 2001).

3.2. Особенности создания структурного каркаса и набора используемых литологических типов

Необходимой основой любой трехмерной модели является ее структурный каркас и набор используемых в ней литологических типов. Структурные поверхности задают не только пространственную локализацию моделируемых объектов, но и пространственные характеристики напластования элементарных слоев модели - ее "слоистость". Поэтому основным требованием является стратиграфичность используемых структурных поверхностей (Закревский и др. 2008) .

В связи со спецификой программных комплексов объемного моделирования (курс Petrel 2005, руководство IRAP RMS 2006) используемые в модели литологические типы (ЛТ) должны различаться особенностями распространения на площади, формой слагаемых ими геологических тел, особенностями петрофизических параметров. В то же время большое число ЛТ значительно усложняет модель.

3.3. Стохастическое моделирование фаций на основе данных бурения и общих представлений о степени изменчивости отложений

Трехмерное моделирование в первую очередь оптимизировано для случаев детально разбуренных участков месторождений. В то же время множество нефтегеологических объектов, для которых необходимо создание объемных моделей, находятся на такой стадии, когда данных бурения резко недостаточно. При небольшом объеме скважинных данных аппарат трехмерного моделирования создает набор принципиально отличающихся реализаций, что резко снижает его эффективность. Более того, результат моделирования оказывается крайне зависимым от исходного набора скважин (рис. 1 а,б). Это означает, что модель является неустойчивой.

В этой связи особую актуальность в последнее время получили задачи интеграции в модель дополнительных данных, уточняющих модель в межскважинном пространстве и регуляризации стохастического решения для ограничения коридора неопределенности реализаций (Methodology 2001, Dubrule 1998, Пинус и др. 2006) . Прежде всего - данных сейсморазведки (Дюбрул, 2002, Методические указания 2003, Методические рекомендации 2006, Глебов 2006, Бекман и др. 2006, Хромова, 2007, Перепечкин 2007).

3.4. Использование сейсмических данных при трехмерном моделировании

На практике использование данных сейсморазведки обычно сводится к ее трансформации (АВО, Гилберт - преобразования, акустическая инверсия), параметризации (расчет сейсмических атрибутов по амплитудному кубу или его трансформациям), сопоставлению полученных данных с петрофизическими параметрами пласта в точках скважин, выбору осредненной регрессионной зависимости между ними и пересчету на этой основе сейсмических параметров в параметры петрофизические (Авербух 1982, Ампилов 2004, Дьяконова и др. 2000, Судакова 2005). Несколько обособленно развивается направление стохастической инверсии сейсмических данных (Trace-based 1999, Comparison 2000).

Однако, поскольку петрофизические параметры связаны друг с другом и изменяются синхронно и согласованно, то расчет определенного параметра на основе данных сейсморазведки всегда характеризуется большой погрешностью. Стоит отметить еще три основных недостатка применяемых подходов. Во-первых, ограничения по временной (глубинной) разрешенности сейсморазведки в большинстве случаев приводят к невозможности создании моделей пластов с высокой вертикальной изменчивостью. Во-вторых, все используемые методики учета сейсмических данных при трехмерном моделировании основаны на привлечении только объемных (т.е. 3D) сейсмических данных. Наконец, прямое использование сейсмических разрезов или их трансформаций практически делает невозможным одновременное использование при моделировании дополнительных геологических данных.

Перечисленные недостатки могут быть ликвидированы в рамках подхода сейсмического прогнозирования распространения фаций, как интегральной характеристики конкретных природных резервуаров. Под фацией в работе понимается часть стратиграфической единицы (горизонта, пласта), отличающаяся комплексом объективных признаков от смежных, одновозрастных ее частей и свидетельствующая об определенной обстановке осадконакопления - В.Т.Фролов,1995). Особенно актуальным это положение является для территорий, находящихся на поисковом и разведочном этапах изучения. При этом выделяемые фации обязательно должны обладать тремя свойствами.

Во-первых, они должны формировать достаточно крупные, картируемые на площади геологические тела. Во-вторых, - характеризоваться и отличаться друг от друга параметрами, определяющими добычной потенциал пласта (эффективная толщина, пористость, расчлененность и т.п.). В-третьих, - уверенно опознаваться и различаться друг от друга в сейсмическом волновом поле (Мушин и др. 1990, Славкин 1999, Славкин и др. 1999, Давыдова 2004).

Учитывая, что фация как значимая часть пласта, отличная от других его частей, характеризует некоторые особенные процессы и условия осадконакопления, результаты сейсмического прогноза всегда могут быть проверены и дополнены на основе альтернативных источников информации, например, палеоструктурного анализа, обеспечивающего значительную долю геологической информации на начальных этапах изучения территории (Селли 1989, Фролов, 1992-1995, Гроссгейм 1984).

3.5. Выводы

1. Применяемые в настоящее время методы учета сейсмических данных при трехмерном моделировании не адаптированы для объектов с высокой изменчивостью, но низкой буровой изученностью и наличием, главным образом, 2D сейсмических материалов.

2. Основными слабыми сторонами всех применяемых методик являются: недостаточность геологического контроля, выражающаяся в фактическом неиспользовании литолого-фациальных представлений, большая неопределенность расчета конкретных петрофизических параметров на основе сейсмических данных и низкая разрешенность сейсмических методов, не позволяющая корректно воспроизвести элементы высокой вертикальной неоднородности объектов на удалении от скважин.

3. Наиболее надежная и результативная оценка добычных характеристик пласта по сейсмическим данным для территорий, находящихся на поисковом и разведочном этапах, может быть получена на основе прогнозирования распространения фаций конкретных природных резервуаров.