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
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 бассейнового моделирования 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 бассейновым моделированием 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.
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 бассейнового моделирования 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.
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).
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. 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.
Подписывайтесь, чтобы больше узнать о технологиях в нефтяной отрасли! Оставляйте свои комментарии - нам важно знать ваше мнение.
Обзор лучших российских технологий для добычи трудной нефти
Что такое нефтяные оторочки и ачимовка, и как их разрабатывают
Где находятся крупнейшие запасы тяжелой нефти в мире и как их извлекают
Оригинал статьи и другие материалы читайте на сайте журнала: www.gazprom-neft.ru/press-center/sibneft-online/
