Рейтинг@Mail.ru
Навигация

← Предыдущая статья             Содержание номера             Следующая статья →

Журнал First Break – Июль 2011 – Выпуск 7 – Том 29 – Новости EAGE

Семинар показал, ключ к пониманию трещинных коллекторов лежит в интегрированных исследованиях

Constantine Tsingas рассказывает о семинаре EAGE «Природные и индуцированные трещинные коллекторы: от наноДарси до Дарси», состоявшегося в Nafplio, Греция, 10-13 апреля этого года.

Более 70 делегатов, в число которых вошли инженеры-резервуарщики (10), геологи (30) и геофизики (30) со всего мира (из Южной и Северной Америк, Европы, Среднего Востока и Австралии), собрались в живописном городе Nafplio, Греция, чтобы рассказать, обсудить и поспорить о технологиях и технологических схемах, связанных с изучением трещинных коллекторов и их моделированием.

Семинар начался тёплым приветствием со стороны мэра города. Затем выступили четверо основных докладчиков, а именно: Ron Nelson (Broken N Consulting), Stephan Matthai (University of Leoben), Jean-Laurent Mallet (Paradigm) и Rida Abdel-Ghani (Saudi Aramco). Они ясно показали необходимость интегрированного подхода к исследованиям, включающего данные по аналогичным выходам месторождений на поверхность, скважинные и каротажные данные, а также геомеханические, сейсмические, геологические и данные по добыче, с целью построения концептуальной статической и динамической моделей трещинного резервуара. Широко обсуждалась необходимость обработки и интерпретации данных по месторождению для получения основных параметров трещин: их ориентации и плотности, глубины/ширины/длины и апертуры. Была показана ключевая роль трещинных систем (тектонических и/или диагенетических) для потока жидкости в коллекторе, а также проиллюстрировано построение моделей разломных резервуаров для исторического соотнесения и прогнозирования производительности. Эти основные доклады задали направление дискуссии, продолжавшейся в течение трёх дней. Ниже приведен краткий отчёт о заседаниях и сформулированы результаты обсуждения технических вопросов.

Структурная геология и геомеханика

Заседание открыл основной докладчик Jean-Laurent Mallet, который утверждал, что отдельные трещины не имеют большого значения, а основное внимание необходимо обращать на характеристики более крупного масштаба (например, анализ, связанный с угловой анизотропией, кривизной, связанностью и т.д.), которые легко увидеть с помощью сейсмических данных в любой точке месторождения, чтобы вывести эффективную проницаемость и усреднённое поведение потока — связываемые с трещинами и разрывными нарушениями через сейсмическое и структурное моделирование, включающее геостатистический метод.

K.J. Heffer и др. обратились к явлениям более крупного масштаба; однако, в отличие от Mallet, представленная технологическая карта использует историю производительности и данные по скорости потока (полученные, главным образом, в скважинах на шести месторождениях Северного моря) с целью показать, что характеристики потока между парами скважин отражают локальное напряжение, связанное со смещением по разрывному нарушению (т.е. механическим сдвигом). Другими словами, проницаемости и коэффициент диффузии при добыче могут быть коррелированы со сдвигом, индуцированным напряжением, и исходными реактивированными полимодальными дислокациями, имеющими наклонную ориентацию к текущему полю напряжений (что является необходимым требованием для вертикального смещения). Это крупномасштабное геомеханическое поведение на разрабатываемых месторождениях может сильно влиять на эффективность усовершенствованных методов добычи, и должно быть понято на ранних стадиях разработки месторождения, чтобы оптимизировать расположение скважин и технологию разработки.

M. Welch и др. рассмотрели роль процессов, предшествующих разрывным нарушениям, и влияние давления жидкости на процесс развития коридора трещиноватости с помощью моделирования методом конечных элементов. Результаты показывают, что локальные изменения напряжений (в т.ч., вызванное расширением или сужением перегибов пластов) и изменения порового давления могут вызывать образование различных коридоров трещиноватости. Нормальное давление, в основном, создаёт концентрическую структуру трещин вокруг потенциального сдвига, в то время как повышенное давление может создать распространяющийся вовне трещинный коридор.

Лабораторные исследования и моделирование трещин

На этом заседании были представлены интересные доклады по определению параметров трещин с помощью различных методов: от исследования небольших по размеру лабораторных образцов и каротажных данных до проведения сейсмических измерений. Это также связано с поведением жидкостей в терминах связанности трещин, проводимости и насыщенности. X. Zhang и др. показали, как моделирование двусторонней проницаемости трещинных резервуаров с учётом геомеханических параметров может быть использовано для прогнозирования динамического отклика и изменений проницаемости при истощении пласта или закачки (и связанному гидравлическому открытию в результате сдвига или разрыва при растяжении). Разработанные модели применялись при исследованиях в Южной Азии.

R. Oliveira Mota, представил трещинный анализ ориентации и проводимости, на основе межпластовых и устойчивых трещин, определяемых с помощью каротажных данных. Были разработаны DFN модели после увеличения разрешения, и затем проведено динамическое исследование поведения моделей односторонней и двусторонней проницаемости для соотнесения с кривыми нижнего давления. S. Abolfazl Miri исследовал трёхмерное распределение трещин в зависимости от литологии, проницаемости, напряжений (трёхмерной модели векторного поля напряжений) и потерь бурового раствора. Модели интенсивности трещин, полученные с помощью геостатистических методов, хорошо коррелировались с этими параметрами. B. Gurevich и др. представили теоретическое исследование частотной зависимости рассеяния и затухания от индуцированного волной потока жидкости для одиночного домена выровненных трещин. Их результаты соответствовали скоростным параметрам известной трещиноватой пористой среды на низких и высоких частотах.

Исследование трещиноватости, моделирование и испытания скважин/интенсификация притока

На заседании были представлены работы, связанные с (1) использованием динамических данных для вывода о влиянии естественной трещиноватости и оценки проницаемости, и (2) определением характеристик естественной трещиноватости на основе данных из скважин, обнажений на поверхности и сейсмики.

Было показано, что динамические скважинные данные могут быть включены в качестве одной из компонент для прогнозирования трещиноватости (Astratti et al.) и для проверки на ранней стадии потенциального влияния естественной трещиноватости (Graham-Wall и др.). Анализ производной тестов может дать количественную информацию о трещинной проницаемости, и PLT тесты могут помочь взглянуть поверх статической скважинной информации, как, например FMI (Doe и др.).

Объединение сейсмических и скважинных данных, данных с обнажений на поверхности необходимо для правильной оценки характеристик трещиноватости. Было показано, что это особенно важно при ограниченности имеющихся данных. Новые подходы к определению коридоров трещиноватости из FMI или керновых данных (Gauthier et al.) и структурные сосредоточенные неоднородности в сейсмических данных (Astratti et al.) продемонстрировали необходимость использовать разнообразные типы данных для изучения глубокой трещиноватости.

Исследование и изображение трещин на основе сейсмических данных

Были представлены примеры и методы использования отражённых сейсмических волн для исследований трещинных коллекторов. Двумя основными аспектами являются определение контуров трещин, которые можно вывести с помощью сейсмических данных, и определение параметров угловой анизотропии, связанной с мелкими трещинами. В случае сложной структуры требуются ширкоазимутальные данные для получения изображения с использованием PSDM с учётом угловой анизотропии. Были приведены примеры определения параметров угловой анизотропии для предположительно эллиптического распределения в четвёртом приближении, и с помощью совместного P и PS для определения параметров ромбической анизотропии, которая могла быть вызвана двумя группами ортогональных трещин. Многообещающим является методология изображения энергии преломления, связанной с распределением трещин. Оно может быть получено с помощью узко-азимутальных данных и само по себе является методов разведки. Были также показаны достижения в микросейсмическом мониторинге. Сейсмическая эмиссионная томография использовалась в ходе гидроразрыва. Приемники располагались на поверхности и регистрировали микросейсмические события. Эти данные могут быть включены в DFN модели.

Интегрированные исследования и динамическое моделирование коллекторов

Это последнее тематическое заседание семинара в Nafplio началось обсуждением последнего поколения двунепрерывных (dual continua) моделей естественных трещинных коллекторов (NFR), когда блоки материнской породы представляются рядом ячеек сетки с вычисленной из DFN моделей излучательной способности между ячейками. A. Tatomir представил численное подтверждение такой модели, сконструированной на основе традиционного подхода блочной дискретизации материнской породы. Эта презентация подсказала вопросы по соединению потоков между блоками в масштабах сетки и относительно ограничивающих предположений, связанных с такой моделью. Так, реализация, которую предложил Tatomir, предполагает квазистационарный перенос между трещинами и материнской породой, и что насыщение трещин и материнской породы отражает установление равновесного капиллярного давления между ними. Было подчеркнуто, что эти предположения ограничивают применимость модели узким классом трещин в коллекторах с пояснением, что их трудно объединять. Вид на замок Bourtzi в окрестностях Nafplio.

Nolwenn Jarrige обратилась к тому, как, имея специфическую геометрию трещин и упрощающие предположения, применимые к природным трещинным коллекторам второго типа, можно получить сеточные модели коллекторов с двумя средами с переносом между ячейками. Её подход к моделированию вращается вокруг анализа проницаемости пересечения трещин в иерархии уплотнённых трещин, и должен быть сверен с моделями конечных дискретных трещин.

Anton Shchipanov подчеркнул важность локальных напряжений и внешнего давления жидкости для потока в природных трещинных коллекторах. Он вывел эту зависимость из систематических отклонений кривых производной давления, полученных из тестов, и из потерь приёмистости скважины за длительный период, наблюдаемых в большом числе природных трещинных коллекторов. Он объяснил такое поведение близостью трещин и смещением сдвига, и предположил, как такая «динамическая» проницаемость может быть смоделирована с помощью обычных промышленных программ моделирования с помощью введения зависимости от эффективного напряжения.

John Cole представил технологический граф моделирования природных трещинных коллекторов, включающий историческое соответствие моделей резервуаров для Аравийского щита. Он подчеркнул значение субсейсмических коридоров трещиноватости, моделируемых как вертикальные колонки с возрастающей плотностью трещин и проницаемостью. Они могут достигать толщины больше 100 м, как показывают каротаж в горизонтальных скважинах, потери бурового раствора и PLT данные. Мелкие трещины рассматриваются с помощью подхода одинаковой пористости. Историческое соответствие включает подгонку проницаемости и пористости в детерминистической модели коридора с целью нахождения соответствия динамических данных, полученных в этих высокопроницаемых зонах. Целью является уменьшение неопределённости добычи и определение возможностей для разработки.

Последний докладчик Usman Ahmed поделился своим опытом разработки сланцевого газа и стимуляции пласта путём гидроразрыва. Он утверждал, что термин «сланец» в данном контексте только обозначает тонкозернистую осадочную породу, и что подробности исследования каждого из сланцев исключительно важно для успешного включения их в добычу. В качестве критических параметров он назвал достаточное содержание органического компонента (TOC) и его зрелость, а также наличие естественных трещин.

Вопросы интеграции геостатистических данных

Все согласились с важностью статистического анализа и необходимостью получения большого количества данных и их интеграции, особенно в смежных дисциплинах. Была признана значимость интеграции различных типов данных разных масштабов (например, FMI/керна и сейсмики) и статистики для прогнозирования во внескважинном пространстве. Навыки геологов «старой школы» сейчас в большом почёте, в том числе, умение выполнять базовый анализ данных.

Присутствующие были настроены оптимистично относительно появления нового оборудования и технологий, так что прорыв в области изучения трещиноватости уже на горизонте, возможно, на крыльях новейших технологий (т.е. «нано»). Возникло живое обсуждение вопроса «данные против статистики» для оценки проницаемости трещинных систем. Большинство присутствующих выразили неудовлетворенность существующими возможностями прогнозирования трещиноватости и/или трещинной проницаемости в межскважинном пространстве; что является насущной необходимостью в промышленности для оптимизации разведки природных трещинных коллекторов.

Какие факторы являются ограничивающими? Моделирование резервуара или симуляция (имитационное моделирование характеристик)? Точка зрения одной нефтяной компании состоит в том, что она развивает только моделирование, но не симуляцию. Но у неё нет проблем во взаимодействии или интеграции геологических, геолого-физических и инженерных служб. По их мнению, DFN не хватает точности. Наше управление на уровне бассейна имеет слишком большой масштаб для попыток симулировать более мелкие структуры с целью прогнозирования их поведения.

В ходе обсуждения поднимались вопросы адекватности представления трещинного коридора в виде вертикальных групп блоков сетки толщиной в одну ячейку, т.к. этот подход смазывает специфичные для коридоров характеристики при вычислении коэффициентов нормальной коридорной переносимости. До какой степени поведение коллектора в таких имитационных моделях сдерживается численными данными и дискретизацией как противоположностью физической реальности? В этом контексте ещё раз вернулись к рассмотрению спорного вопроса, что исторически-соответствующая модель не обязательно имеет возможности прогнозирования.

Последующее обсуждение расширило разнообразие тем. Какие информационные ресурсы/инструменты хотели бы инженеры-резервуарщики взять из других научных и инженерных дисциплин? Достаточно ли знать анизотропную объёмную проницаемость, связанную с наличием трещин? Нет, председатель заседания указал, что без определения пространственных корреляций в зоне высокой проницаемости коллектора будет невозможно предсказать различие скорости потока и, следовательно, эффективность выноса и замещения. Кривые капиллярного денасыщения использовались для иллюстрации этой дилеммы, связанной с зависимостью скорости от остаточного насыщения.

В этом контексте наблюдения, которые провёл Jarrige для коллекторов второго типа и показал, что вклад трещин в общее пустое пространство является пренебрежимо малым, также проливает свет на природу мезомасштабных кривых относительной проницаемости. В увлажнённых нефтью карбонатных природных трещинных коллекторах, где поток определяется трещинами, могут возникать водные прорывы, вызываемые минимальным изменением насыщенности. Следовательно, относительная проникающая способность нефти очень мала. Симуляторы должны быть способны воспроизводить это предельное зависимое от скорости поведение, и определение характеристик трещин (и апертур) природных трещинных коллекторов должно быть усовершенствовано с целью получения необходимых значений параметров. Зависимость этих параметров от напряжений усиливает значимость геомеханического моделирования и лучшего понимания влияния на апертуры трещин в терригенно-обломочных и карбонатных породах, особенно для трещинных коллекторов значительной глубины погружения или в тектонически активных регионах. Влияние трещин на поток в коллекторе идёт гораздо дальше изменения проницаемости.

Апертуры трещин

Д-р Stephan Matthai руководил оживлённой дискуссией по вопросам, связанным с апертурами трещин. Если коротко, нам необходимо иметь более качественные измерения апертур подземных трещин. Оно может зависеть от того, как менялись подземные напряжения. Геологи и геофизики проделали успешную работу по измерению принципиальных направлений напряжений. Теперь мы можем больше внимания уделить величине напряжений.

В заключение делегаты отметили, что необходимо будет через два года провести семинар по аналогичной тематике. Мы надеемся встретить вас там!




← Предыдущая статья             Содержание номера             Следующая статья →















Яндекс цитирования
Журнал First Break и материалы всех мероприятий EAGE направляются на индексацию в систему Scopus.
Журналы Basin Research, Geophysical Prospecting, Near Surface Geophysics и Petroleum Geoscience направляются на индексацию в системы Scopus и Web of Science.