Способ картирования неантиклинальной ловушки нефти Российский патент 2023 года по МПК E21B49/00 

Изобретение относится к области геологического моделирования месторождений углеводородов, в том числе нефти. Предложен способ, который может применяться в нефтяной, а также в газовой промышленности для построения цифровой трехмерной сетки геологической модели терригенных отложений, имеющих в основании подстилающую эрозионную поверхность, с целью картирования неантиклинальных ловушек и корректного подсчета запасов углеводородов.

Создание цифровых трехмерных геологических моделей месторождений применяется при подсчете запасов углеводородного сырья, оценке и адаптации оптимальных показателей разработки месторождений. Представление моделей на государственную экспертизу запасов (ГКЗ) осуществляется согласно требованиям действующего Положения ГКЗ «О порядке приемки и экспертизы трехмерных цифровых геологических и гидродинамических моделей, создаваемых при подсчете и пересчете запасов месторождений углеводородного сырья», 2010 г. В[3, стр. 68-69] определена первостепенная задача при создании цифровой трехмерной сетки – достоверное определение внутреннего строения пласта, что значительно влияет на моделирование, т.к. определяет дальнейшее пространственное распределение параметров пласта.

Строение пласта определяется циклами осадконакопления, иначе, циклами седиментации - процессов смены обстановок осадконакопления в промежутке времени, в течение которого протекал однонаправленный геологический процесс, в результате чего формируется толща непрерывного наращивания. Образующиеся слои (пласты) представляют собой литологически однородные (например, слой глины) маломощные отложения, отличающиеся по вещественному составу или по остаткам организмов и ясно отграниченные от ниже- и вышележащих слоев, сформированных в смежных циклах осадконакопления (Стратиграфический кодекс, 2019).

Известен способ [4, стр. 65-66, 78], который предусматривает двухэтапное создание цифровой трехмерной сетки: на первом – построение структурного каркаса по стратиграфическим поверхностям, на втором – на базе стратиграфических поверхностей, построение структурных карт продуктивных пластов. Унифицировано, возможные в природе варианты залегания слоев могут быть сведены к трем основным группам [4, стр. 67-68]:

- согласное залегание относительно подошвы пласта (перерыв осадконакопления сверху);

- согласное залегание относительно кровли пласта (перерыв осадконакопления снизу);

- конформное залегание относительно кровли и подошвы (перерывы отсутствуют).

Ограничением данного способа является недоучет цикла седиментации нижнего слоя, компенсирующего эрозионные формы подстилающей поверхности наиболее интенсивно. Цикл седиментации – это процесс смены обстановок осадконакопления в определенном промежутке времени, в течение которого протекал однонаправленный геологический процесс, в результате чего формируется «толща непрерывного наращивания». Соответственно, использование в дальнейшем наращивания мощностей сверху вниз (или снизу-вверх) с обратной интерполяцией на значения отметок в контрольных точках, может привести к накоплению ошибки интерполяции поверхностей на участках примыкания или выклинивания отдельных пластов. Также, критическим является наличие субъективного фактора интерпретатора, принимающего решение о способе разбиения цифровой трехмерной сетки на слои в соответствии с собственными представлениями о модели осадконакопления (напластования), что может привести к ошибочному определению границ неантиклинальной ловушки или, при неверно выбранном способе разбиения, к недостоверному отображению геологической среды, что, в итоге влияет на корректный учет объема запасов углеводородов.

Существуют две схемы разбиения сеточной области на слои (две модели напластования). Пропорциональное напластование, когда вся толща делится на одинаковое заданное равное количество слоев, вне зависимости от общей толщины, используется для моделирования терригенных и большинства карбонатных пластов. Данный тип разбивки трёхмерной сетки рекомендовано использовать при ненарушенном залегании моделируемого пласта. Параллельное напластование, когда вся толща разделяется на слои заданной толщины, при данном типе разбивки слои должны иметь конфигурацию, параллельную либо кровле, либо подошве. Данный тип разбивки трёхмерной сетки рекомендовано использовать в случае, когда одна из стратиграфических границ пласта является несогласием (угловым или стратиграфическим). Так, в случае, когда характер осадконакопления определяется палеорельефом, в стратиграфическую сетку могут включаться структуры налегания и используется разбивка параллельно кровле. В случае эрозионного размыва кровельной части пласта необходимо использовать разбивку параллельно подошве.

В качестве прототипа изобретения предложен способ построения цифровой трехмерной сетки с учетом характера вертикального строения [1, стр. 246-248], моделирующий пласт с эрозионным врезом. Реализация сложной цифровой трехмерной сетки представлена тремя слоями: неэродированный пласт (нижний слой) с пропорциональной разбивкой напластования, эродированный пласт с эрозионным врезом (средний слой) с разбивкой напластования параллельно подошве и пласт русловых отложений (верхний слой) с разбивкой напластования параллельно кровле. Ограничением указанного способа является аппроксимация маломощного слоя (первые десятки метров), подстилаемого эродированным пластом, единой моделью напластования параллельно кровле, без учета убывающей интенсивности седиментации, компенсирующей отрицательные (эрозионные) формы рельефа подстилающего интервала, что может привести к неточному определению границ неантиклинальной ловушки.

Технической задачей изобретения является корректное разбиение цифровой трехмерной сетки с учетом отображения в модели промежуточных структурных поверхностей циклов осадконакопления, циклов внутри маломощного слоя (визейская терригенная толща) с подстилающей эрозионной поверхностью, за счет автоматизации принятия решения о способе разбиения цифровой трехмерной сетки на слои и исключение ошибок субъективного (человеческого) фактора. Техническим результатом является достоверное картирование границ неантиклинальных ловушек.

Технический результат достигается в способе картирования неантиклинальной ловушки, включающем: выделение циклов осадконакопления, ограниченных реперными глинами, по данным геофизических исследований; построение структурной поверхности циклов осадконакопления на основе корреляции между толщинами циклов осадконакопления и общей толщиной терригенной пачки, залегающей на эрозионной поверхности, с выделением подчиненных циклов по отсутствию непрерывной реперной глины между смежными циклами осадконакопления, с последующим их объединением в один цикл осадконакопления; построение трехмерной сетки с использованием параллельного напластования для подошвенного цикла и пропорционального напластования для вышележащих циклов осадконакопления. Участки пересечения подошвенного цикла и подчиненных ему циклов с подстилающей эрозионной поверхностью картируются как граница неантиклинальной ловушки.

Изобретение поясняется рисунками:

фиг. 1 – схема разделения терригенного разреза на циклы и взаимосвязь между толщинами циклов.

фиг. 2 – выделение укрупненных циклов по критерию непрерывного прослеживания поверхности цикла седиментации.

фиг. 3 – схема алгоритма автоматического разбиения трехмерной геологической сетки по моделям напластования.

фиг. 4 - выделение границ неантиклинальных ловушек.

фиг. 5 - пример реализации изобретения (А) и подтверждения последующим бурением (Б).

Предложен способ комбинированного разбиения цифровой трехмерной сетки геологической модели с подстилающей эрозионной поверхностью для картирования неантиклинальных ловушек.

На первом этапе способа картирования неантиклинальной ловушки осуществляют выделение циклов осадконакопления, ограниченных реперными глинами (далее, также, используется термин «циклы» или «циклы осадконакопления»), по данным геофизических исследований (ГИС): определяют последовательность и глубину залегания циклов осадконакопления (слоев горных пород), их состава и оценку степени их насыщения нефтью, газом или водой). Для выделения циклов осадконакопления и устойчивых стратиграфических границ в терригенной толще используются критерии, определенные в [2, стр. 39-44]. Выделяются завершенные (крупные) циклы осадконакопления, имеющие единую направленность и характеризующие изменение во времени эрозионного базиса, а смена литотипов парагенетического ряда выражена на диаграммах ГИС и завершается региональным репером – поверхностью реперных глин; а также подчиненные циклыс ограниченным прослеживанием верхней границы, как правило, соответствующие продуктивным пластам. Основными геофизическими методами для выделения циклов в терригенной толще являются нейтронный гамма-каротаж (НГК), гамма каротаж (ГК) и каротаж потенциала собственной поляризации (ПС).

Затем, производят построение структурной поверхности циклов осадконакопления на основе корреляции между толщинами циклов и общей толщиной терригенной пачки, залегающей на эрозионной поверхности: устанавливается взаимосвязь между толщиной каждого выделенного цикла и суммарной толщиной всех циклов, слагающих терригенную пачку, ограниченную снизу эрозионной поверхностью подстилающих отложений, по уравнениям установленных корреляционных связей рассчитываются структурные поверхности реперных глин.

Определяется количество укрупненных циклов в трехмерной сетке модели по критерию непрерывности прослеживания поверхности цикла седиментации, циклы с ограниченным распространением объединяются, области пересечения с подстилающей поверхностью (отрицательная толщина цикла), при наличии, обнуляются.

На фиг. 1 показана схема разделения терригенной пачки (терригенного разреза или терригенной толщи) на циклы (А) и устанавливаемая взаимосвязь между толщинами циклов (Б). В скважинах (1, 2, 3, 4) выделяются границы кровли (5) терригенной пачки и эрозионной поверхности (6), внутри терригенной пачки выделяются завершенные циклы осадконакопления (циклы седиментации) (7, 8, 9, 10).

Подошвенный цикл (10) в основании терригенной пачки выделяется только в скважинах (2, 3), не имеет непрерывного прослеживания (отсутствует непрерывная поверхность реперной глины). Цикл (9) в нижней части терригенной пачки выделяется в скважинах (1, 2, 3), также не имеет непрерывного прослеживания. В скважине (4) выделяется два цикла (7, 8). По различному наклону линии тренда на графике взаимосвязи между толщинами циклов (Б) устанавливаются уравнения, описывающие толщину соответствующего цикла (7-1, 8-1, 9-1). Таким образом, происходит выделение подчиненных циклов по отсутствию непрерывной реперной глины между смежными циклами осадконакопления с последующим их объединением в один цикл осадконакопления.

На фиг. 2 показано выделение укрупненных циклов по критерию непрерывного прослеживания поверхности циклов осадконакопления («линии реперных глин»). Трехслойная модель (А): циклы с непрерывным прослеживанием верхней границы (11, 12, 13) являются самостоятельными (14, 15); цикл с ограниченным прослеживанием верхней границы (подчиненный цикл) (16) объединяется с вышележащим (17). Нижний подошвенный цикл (17) залегает на эрозионной поверхности (6). Двуслойная модель (Б): циклы с непрерывным прослеживанием верхней границы (11, 12) являются самостоятельными (19); циклы с ограниченным прослеживанием верхней границы (13, 16) (подчиненные циклы) объединяются с вышележащим (10). Нижний подошвенный цикл (10) залегает на эрозионной поверхности (6).

Затем, производится построение трехмерной сетки, с использованием двух моделей напластования: напластованиепараллельно кровле для подошвенного цикла и пропорционального напластование для вышележащих циклов осадконакопления. При этом, используется алгоритм автоматического разбиения цифровой трехмерной сетки (фиг. 3): для нижнего укрупненного цикла (подошвенный цикл (10)), залегающего на эрозионной поверхности (6) используется модель напластования параллельно кровле, для вышележащих циклов – модель пропорционального напластования.

Участки пересечения подошвенного цикла (10) (нижнего укрупненного цикла) и подчиненных циклов (продуктивных пластов) внутри данного цикла с подстилающей эрозионной поверхностью (6) картируются как границы (21, 22, 23, 24) неантиклинальных ловушек (фиг. 4) в модели. На фиг. 4 на терригенной пачке (визейская толща) показаны: (А) реализация способа разбиения модели с напластованием параллельно кровле (5) – для условия наличия эрозионного вреза; (Б) - реализация способа комбинированного разбиения трехмерной сетки с выделением циклов и реализацией алгоритма автоматического разбиения и укрупнения циклов.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет: разбить цифровую трехмерную сетку геологической модели для терригенной толщи с подстилающей эрозионной поверхностью с учетом циклов осадконакопления, определяющих изменение во времени эрозионного базиса (затухание интенсивности компенсации отрицательных форм поверхности подстилающего эрозионного слоя) с автоматизацией разбиения цифровой трехмерной сетки на подчиненные циклы (продуктивные пласты); достоверно квартироватьграницы неантиклинальных ловушек; на этапе геологического моделирования, корректно заполнить цифровую трехмерную сетку параметрамии оценить запасы углеводородов.

Предлагаемое изобретение реализовано на одном из месторождений в юго-восточной части Удмуртской Республики (фиг. 5). Комбинированное разбиение трехмерной сетки с выделением циклов (8, 9) позволило прогнозировать наличие неантиклинальной ловушки, контролируемой склоном эрозионного останца поверхности карбонатов (эрозионная поверхность (6)), подстилающей терригенную толщу нижнего карбона. По результатам бурения скважины (20) в зону прогноза неантиклинальной ловушки был вскрыт подошвенный цикл (10) значительной мощности, представленный преимущественно песчаником и отсутствующий в окружающих скважинах (26, 27, 28, 29), в основании визейского разреза которых подошвенный цикл (10) представлен глиной или отсутствует.

Литература

1. Закревский К.Е. Геологическое 3D моделирование. М., ООО «ИПЦ «Маска», 2009.

2. Золоева Г.М., Денисов С.Б., Билибин С.И. Геолого-геофизическое моделирование залежей нефти и газа. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. М, Макс Пресс, 2008.

3. Рекомендации к методике построения геологических моделей при подсчете запасов углеводородного сырья, М, ФБУ «ГКЗ», 2014.

4. Методические указания по созданию постоянно действующих геолого-технологических моделей нефтяных и газовых месторождений. Часть 1. Геологические модели. М, ОАО «ВНИИОЭНГ», 2003.

Изобретение относится к области геологического моделирования месторождений углеводородов, в том числе нефти, и может применяться в нефтяной, а также в газовой промышленности для построения цифровой трехмерной сетки геологической модели терригенных отложений, имеющих в основании подстилающую эрозионную поверхность, с целью картирования неантиклинальных ловушек и корректного подсчета запасов углеводородов. Техническим результатом является достоверное картирование границ неантиклинальных ловушек. Способ включает выделение циклов осадконакопления, ограниченных реперными глинами, по данным геофизических исследований. Построение структурной поверхности циклов осадконакопления на основе корреляции между толщинами циклов осадконакопления и общей толщиной терригенной пачки, залегающей на эрозионной поверхности, с выделением подчиненных циклов по отсутствию непрерывной реперной глины между смежными циклами осадконакопления, с последующим их объединением в один цикл осадконакопления. Построение трехмерной сетки с использованием параллельного напластования для подошвенного цикла и пропорционального напластования для вышележащих циклов осадконакопления. Участки пересечения подошвенного цикла и подчиненных ему циклов с подстилающей эрозионной поверхностью картируются как граница неантиклинальной ловушки. 5 ил.

Способ картирования неантиклинальной ловушки, включающий: выделение циклов осадконакопления, ограниченных реперными глинами, по данным геофизических исследований; построение структурной поверхности циклов осадконакопления на основе корреляции между толщинами циклов осадконакопления и общей толщиной терригенной пачки, залегающей на эрозионной поверхности, с выделением подчиненных циклов по отсутствию непрерывной реперной глины между смежными циклами осадконакопления с последующим их объединением в один цикл осадконакопления; построение трехмерной сетки с использованием параллельного напластования для подошвенного цикла и пропорционального напластования для вышележащих циклов осадконакопления, участки пересечения подошвенного цикла и подчиненных ему циклов с подстилающей эрозионной поверхностью картируются как граница неантиклинальной ловушки.