Рейтинг@Mail.ru
Навигация

← Предыдущая статья             Содержание номера             Следующая статья →

Журнал First Break – Март 2014 – Выпуск 3 – Том 32 – Новости EAGE

Как интерпретировать сети разломов

На недавно прошедшем семинаре EAGE в Омане обсуждались примеры из практики в разных странах мира, которые продемонстрировали новейшие достижения в области исследования естественных трещиноватых коллекторов. Около 100 участников собрались в Маскате (Оман) 8—11 декабря, открыл семинар Abdulsattar Al-Murshidi (глава подразделения PDO в северном Омане). Программа мероприятие включала пять сессий устных докладов длительностью по полдня, которые открывал основной доклад, за которым следовали ещё шесть докладов и часовая дискуссия.

Поверхностные обнажения

В основном докладе Giovanni Bertotti (Дельфтский университет) сказал о необходимости целенаправленных исследований обнажений горных пород, что может потребовать применения трёхмерных технологий и изучения многоуровневых аспектов сетей трещин и их неоднородности. Только в этом случае изучение обнажений пород позволит эффективно создавать трёхмерные модели трещин и использовать их при комплексной имитации коллекторов и геомеханики.

Juliette Lamarche (Университет Прованса) привела два практических примера из юго-восточной части Франции и Италии, где трещины формировались на раннем этапе истории карбонатной платформы и больше не реактивировались в результате последовательных этапов тектонической деформации и поднятия.

Stefano Torrieri (Shell) продемонстрировал результаты многомасштабного исследования горы Маелла в Италии, подчеркнув роль механической стратиграфии, а значит, и выделения механических блоков в зависимости от импеданса трещин.

Lionel Bertrand (Университет Лотарингии) представил исследование аналогов трещиноватых подстилающих пород прибрежной каталонской гряды, где им были выявлено изменение масштабов трещин, превышающее восемь порядков.

Eric Flodin («Тенгизшевроойл») рассказал об исследовании рифогенной карбонатной платформы в бассейне Canning (Австралия), которое позволило определить время образования и характер трещин с учётом стратиграфии. Увеличение плотности трещин наблюдалось от центральной части рифа до его поверхности и склона. Это обнажение является хорошим аналогом месторождения «Тенгиз» (Каспийский бассейн, Казахстан), где плотность трещин сильно зависит от условий осадконакопления. Трещины сформировались на раннем этапе и расположены преимущественно на краю платформы и вдоль склона.

В заключение Kevin Bisdom (Дельфтский университет) представил исследование аналогичных обнажений в Тунисе, когда в двух карбонатных объектах наблюдался совершенно различный характер трещин, что можно объяснить инверсией напряжения в результате сдвига напластования в одном объекте и параллельного укорачивания слоёв в другом. Для прогнозирования проницаемости складки будет использована механическая модель.

На сессии были подняты вопросы применимости аналогов обнажений для построения моделей подземных коллекторов. Например, был поставлен вопрос о том, как обнажения помогают описывать такие особенности, как трещиноватых коридоров в коллекторе. Остальная часть дискуссии была посвящена последствиям диагенеза не только в карбонатах, но и в фундаменте, где упругоёмкость пласта в основном, если не полностью приходится на трещины. Кроме того, обсуждались проблемы отношения между локальными и региональными силовыми полями, временные рамки и последствия выбранных методов моделирования. Участники единодушно пришли к выводу, что не существует идеального аналога обнажений для коллектора. Следовательно, необходимо проводить высокочувствительные исследования, тщательно калибровать статические и динамические данные, а также учитывать фактор периодических наблюдений сети потоков.

Геомеханика

Сессию открыл основной доклад, сделанный Gary Couples (Университет Хериот-Ватт), в котором утверждалось, что трещины можно описывать и моделировать скорее с помощью деформации, чем напряжения. Поскольку трещины являются основным механизмом накопления деформаций, сведения об их распределении могут стать лучшим способом прогнозирования трещин.

Nick Barton (Nick Barton & Associates) подчеркнул: многие исследования свидетельствуют о том, что движение флюидов обеспечивает деформация вдоль трещин, а не открытие трещин I типа. Более того, деформация в условиях сильного напряжения оказывается более важной для успешной стимуляции сланцев, чем ГРП. Определение свойств трещиноватости и правильная калибровка моделей с помощью испытаний на приёмистость, которая связана с эффективным напряжением гидравлической апертуры, играет важную роль при стимуляции пласта.

Satya Perumalla (Baker Hughes) также сказала о важности междисциплинарного подхода к моделированию трещиноватости, при котором основное внимание должно уделяться описанию гидравлически проницаемых, находящихся под достаточным напряжением трещин, то есть тех, которые в естественных условиях или после истощения месторождения оказываются под значительным напряжением и, следовательно, становятся более подверженными деформации.

Greg Stone (PDO) рассказал о практическом примере в южном Омане, где описывались проблемы исследования взаимодействия между вызванными ГРП и естественными трещинами. Интеграция микросейсмического мониторинга играет важную роль при моделировании сверхплотного силицилита в формации Athel поздне-докембрийского и кембрийского возраста, которая окружена солевыми отложениями и пережила несколько тектонических событий.

Последние два выступления были посвящены геомеханическому моделированию трещиноватости, которое позволяет прогнозировать поля палеонапряжения, способствовавшие возникновению сети трещин. Jean- Pierre Joonnekindt (Schlumberger) привёл практический пример из бассейна Malay, в котором трещины возникали неоднократно при различных режимах тектонического напряжения, чтобы показать последовательность процедур для инверсии напряжения с помощью палеогеометрии, полученной в результате структурной реконструкции. François Bonneau (Университет Лотарингии) акцентировал внимание на иерархической оптимизации моделей прерывистой трещиноватости с помощью геостатистического подхода с геомеханическими ограничениями, который отвечает за эффект симуляции соседних трещин.

Дискуссия затронула ценность статистического моделирования трещиноватости в сравнении с использованием концептуальных моделей на основе комплексирования скважинных данных, сейсмических данных, аналогов обнажений, добычных и геомеханических данных для создания более реалистичных сценариев.

Сбор данных был признан самым важным моментом, потому что часто отсутствует даже доступ к минимальному массиву данных о коллекторе для создания трёхмерной геологической модели. У нас редко имеются достоверные данные о вышележащих породах, а о подстилающих породах — и того меньше. Однако и те, и другие очень важны, поскольку скважина бурится в вышележащих породах, а подстилающие породы, как правило, отвечают за региональный режим напряжений, на котором основываются граничные условия.

Также было предложено пересмотреть роль термических эффектов, поскольку они имеют большое влияние на напряжения, а также на роль вязкости и пластичности при моделировании трещиноватости, поскольку, несмотря на кажущуюся простоту, модели, основанные на упругости, не позволяют правильно описать сложное поведение горных пород с течением времени.

Описание

Основной докладчик Fikri Kuchuk (Schlumberger) продемонстрировал метод, в котором используются скважинные данные о смене давления для ограничения уже имеющейся модели коллектора. Преимущество заключается в том, что различные срезы в данных гидрофонов как функции времени позволяют определить свойства матрицы пористости, а также открыть или закрыть трещины вокруг скважины. Вполне возможно, такой метод позволит обрабатывать тысячи трещин. Докладчик рассказал о последовательность процедур интерпретации, которая включает калибровку испытаний скважины для определения плотности трещин, моделирование трещин, итоговую верификацию и настройку модели.

Brian Toelle (Schlumberger) представил метод интерпретации сейсмических данных для картирования трещин с помощью спектрального разложения сейсмического сигнала, применённый на месторождении Steckman Ridge (Пенсильвания, США). В разрезах целевого горизонта был обнаружен целый ряд боковых сдвигов для каждой частоты. Их местоположение согласуется с каротажными данными, полученными в горизонтальных скважинах.

Nick Barton показал, как методы, используемые в жилищном строительстве и горнодобывающей промышленности, могут быть расширены для описания трещинной деформации при интерпретации четырёхмерных данных по трещиноватым коллекторам. Докладчик предположил, что не следует использовать линейную теорию Мора-Колумба, потому что сопряжённые системы разломов свидетельствуют о нелинейности данной системы. Bertrand Gauthier (Total) рассказал о новом методе многомасштабного комплексирования для описания коллекторов с трещиноватым фундаментом. Этот метод заключается в выделении зон разломов в изображении ствола скважины и калибровке сейсмических карт.

Alfred Lacazette (Global Geophysical Services) представил томографический метод визуализации трещиноватости, применённый к микросейсмическим данным и данным микросейсмов. Центральные поверхности высокоэнергетичных облаков позволяют предположить местоположение трещин и согласовать его с наблюдённым гидравлическим прорывом в горизонтальной скважине на месторождении Игл Форд.

Ahmed Ouenes (Sigma3) рассказал о методе инверсии нейросети, применяемом для согласованного моделирования трещиноватости. Такой подход позволяет хорошо коррелировать плотность трещин с другими геологическими и геофизическими трёхмерными данными, включая сейсмические атрибуты до и после суммирования и результаты обращения для уравнения упругих волн. Была разработана цифровая геологическая трёхмерная модель в соответствии с дебитом скважины, не потребовавшая дополнительной настройки.

Кроме того, прозвучали выступления об оптимизации сбора данных. Установка генератора сейсмических колебаний в стволе скважины может привести к более высокому вертикальному разрешению сейсмических данных, чем при наземной сейсморазведке. В дальнейшем для сбора данных высокого разрешения с помощью сейсмоприёмников могут использоваться многоствольные горизонтальные скважины. Оптоволоконные датчики в наклонной скважине позволяют измерять данные с точностью до сантиметра.

Продолжились жаркие дискуссии между сторонниками того, что сейсмические данные позволяют визуализировать трещины и движение флюидов в сети трещин с помощью сейсмических атрибутов и анизотропии, причём не только в сланцах, и теми, кто считает, что сейсмические данные позволяют видеть только разломы и крупномасштабные направления трещин, а не отдельные трещины. Все участники дискуссии согласились с тем, что трещины отражаются на сейсмических частотах менее 10 Гц, поэтому их необходимо изучать и использовать.

Моделирование

Открыл сессию Mandefro Belayneh (Saudi Aramco), он сделал превосходный обзор основных проблем моделирования трещиноватости. Также он подчеркнул, что последовательности процедур моделирования трещиноватых коллекторов изменялись с течением времени.

Pascal Richard (Shell) высказался за применение комплексной последовательности процедур, в которой используются данные из различных источников, включая динамический анализ, для выработки единой концепции, на которой должна основываться разработка месторождения. Он также продемонстрировал использование кернограммы и сканирования скважины для ограничения концептуальных моделей трещиноватых коллекторов и создания реализаций.

Разгоревшаяся дискуссия привела участников к выводу, что, несмотря на подтверждённый спрос в нефтегазовой отрасли на моделирование сетей дискретных трещин, практические решения и примеры практического применения достаточно редки. То, что отдельные решения всё же существуют, продемонстрировала Paola Panfili (Eni). Она рассказала, как достичь точного моделирования дискретных трещин и встроить их в традиционные имитационные модели, используя концепцию неприлегающей связности, которая поддерживается традиционными имитаторами. В докладе Arrigo Francesconi (Eni) этот метод был сопоставлен с моделированием двойной пористости и двойной проницаемости в полевых исследованиях, целью которого является нагнетание газа внутрь карбонатной платформы. Caroline Millotte (NFR Studies) показала, как имитация заводнения трещиноватой системы на основании трёхмерного аналога обнажения позволяет воспроизвести сложный поперечный поток за пределами горизонта.

Simon Price (Shell) рассказал о том, как на различных этапах эксплуатации месторождения постепенно раскрываются запутанные сети трещин. Следовательно, должно соответствующим образом меняться моделирование чувствительности параметров.

Комплексирование

Заключительная сессия началась с доклада Keith Rawnsley (PDO) о разработке проекта TAGOGD в Qarn Alam. Он подчеркнул значение данных, полученных на раннем этапе, при ограничении моделей сетей дискретных трещин.

Ismail Farea (OMV) показал, как азимутальные сейсмические данные, комплексированные с изображением ствола скважины, позволяют определить геометрию сети трещин в коллекторе с трещиноватым фундаментом, покрытом тонким слоем песчаника. Gildardo Rivas (Schlumberger) описал успешное применение метода многоэтапной химической отсечки потока для поддержания уровня добычи на зрелых истощённых трещиноватых коллекторах (Мексика). Продуктивные интервалы с избыточным содержанием воды или высоким газовым фактором были изолированы с помощью решения на основе синергетического действия полимерного геля пониженной плотности, технологий применения волокнистого материала для борьбы с поглощением и газостойких буровых растворов. Последующее увеличение уровня добычи в открывшихся после этого интервалах свидетельствует об эффективности такого метода контроля содержания воды и добычи газа в сложных сетях естественных трещин.

Nasr Al Wahaibi (PDO) остановился на скрининговых исследованиях добычи в естественном трещиноватом карбонатном коллекторе на основе комплексирования статических (сейсмических) и динамических (испытания на интерференцию) данных. Процесс был ускорен с помощью экспериментальной последовательности процедур моделирования. Stig Lyngra (Saudi Aramco) рассказал о комплексировании статических и динамических данных для ограничения моделей трещин в гигантском зрелом карбонатном коллекторе юрского возраста с очень низкой первичной проницаемостью.

Среди участников развернулась дискуссия о методах моделирования, совершенствовании математических уравнений в технологиях моделирования и дополнительных (но недооценённых) преимуществах сбора данных на раннем этапе разработки месторождения или даже на этапе эксплуатации для использования моделей трещиноватости в течение многих лет. Затем дискуссия совершила круг и вернулась к вопросу о преимуществах данных обнажений при построении моделей трещиноватости.

Сессия стендовых докладов

Сессия стендовых докладов проходила в очень интересном электронном формате: каждому докладчику выделялось пять минут на доклад, затем участники переходили в другую аудиторию, чтобы посмотреть несколько 30-минутных презентаций.

Исследования касались описания естественных трещиноватых коллекторов с акцентом на аналогах обнажений карбонатных коллекторов (Giovanni Bertotti, Дельфтский университет, Bertrand Gauthier, Total, и Juliette Lamarche, Университет Прованса) и коллекторов фундамента (Bastien Walter, Университет Лотарингии), а также разрабатываемых месторождений в Казахстане (Eric Flodin, «Тенгизшевроойл») и Омане (Muatasam Al Raisi, Target). Выходя за переделы основной классификации геометрии трещин и их сопряжений, докладчики попытались объяснить наблюдаемые трещиноватые структуры с точки зрения геологической истории с помощью геомеханических моделей палеонапряжений и современных напряжений. Stephan Matthäi из Горного университета Леобена рассказал о результатах имитации сети дискретных трещин и минерального скелета. Многофазные модели потоков использовались для ограничения проницаемости, зависящей от трещиноватости и минерального скелета, на уровне ячейки сетки модели пласта. Результаты свидетельствуют о том, что масштабированная относительная проницаемость сильно зависит от расхода жидкости и смачиваемости минерального скелета. Благодаря использованию методов дискретного моделирования требующее больших временных затрат масштабирование DFM на основе потока может быть ускорено таким образом, что может применяться как специальный анализ керна, но на уровне размещения скважины. Что касается имитации в масштабах месторождения, на сессии был рассмотрен практический пример в Омане, демонстрирующий способы применения CFM, показывающие, что подгонка модели по данным разработки может быть улучшена благодаря прямому учёту сейсмических атрибутов трещин и разломов.

Основными итогами дискуссии стали следующие: (1) комплексные исследования от описания до имитации в масштабах месторождения имеют важное значение для выбора методов описания трещин, необходимых для построения прогнозных имитационных моделей месторождения, а также понимания влияния трещин на движение флюидов в пласте, (2) механическое моделирование играет ключевую роль в анализе структуры и свойств трещиноватых структур в геологической среде. Тем не менее чисто линейные модели упругого деформирования не подходят для наблюдаемых значительных механических напряжений и реологии пористых коллекторских пород.

Полевая экскурсия

После сессии стендовых докладов 7 декабря состоялась очень познавательная полевая экскурсия, которую провёл Mohammed Al Kindy (сотрудник PDO и президент Геологического общества Омана). Двадцать четыре участника направились к поднятию Salakh Arc в 200 км к югу от Маската, чтобы увидеть «трещиноватый амфитеатр» в горном массиве Джабаль-Мадмар.

Технические комитет выражает благодарность всем докладчикам и слушателям за участие в плодотворных дискуссиях. От лица всех участников выражаем благодарность Rachel Greenwood, сотруднице офиса EAGE в Дубае.




← 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.