Гидродинамическое моделирование как инструмент совершенствования разработки месторождений. Практика ОАО "Белкамнефть"

Развитие нефтедобывающей отрасли на современном этапе вызывает необходимость тщательного анализа ресурсной базы: потенциальных запасов углеводородов и остаточных запасов. Активное внедрение компьютерных технологий, в том числе и при подсчете запасов углеводородов, предоставило специалистам новые возможности. Для детального подсчета начальных геологических запасов, локализации остаточных запасов в разрабатываемых залежах, обоснования КИН, проектирования разработки сегодня создаются и применяются математические трехмерные геолого-технологические модели.

По мнению руководства ОАО «Белкамнефть»,  эффективное управление разработкой месторождения невозможно без детальной геолого-технологической модели залежи. Наличие качественных постоянно действующих геолого-технологических моделей позволяет практически без серьезных затрат сопровождать разработку, «проигрывать» множество вариантов изменения технологии добычи и на этой основе непрерывно совершенствовать технологические процессы нефтеизвлечения.

Подробнее о данном направлении рассказала Евгения Ивановна Акинина - ведущий инженер отдела подсчета запасов и сопровождения геологических и гидродинамических моделей  ОАО «Белкамнефть».

- Евгения Ивановна, что представляет собой  процесс гидродинамического моделирования?
- Процесс моделирования представляет собой воспроизведение поведения объекта разработки с помощью модели.

Для создания модели пластовой системы используются обширные сведения из геологии, геофизики, гидромеханики и теории упругости, физики пласта и химии, теории и практики разработки месторождений, математики, численных методов и программирования.

Основой постоянно действующих геолого-технологических моделей является детальная геологическая модель, которая строится на основе обработки и интерпретации материалов сейсморазведки, ГИС, петрофизики, собранных на момент начала проектирования.

На следующем этапе создается гидродинамическая модель. Цифровая фильтрационная модель является средством математического моделирования процессов в коллекторах путем решения уравнения материального баланса в сочетании с уравнением движения (закон Дарси). Для того чтобы приступить к математическому моделированию процессов, требуются данные о свойствах пласта и насыщающих его флюидах, а также данные по истории эксплуатации месторождения.

Дальнейшим этапом является воспроизведение на модели истории разработки месторождения – адаптация.

По мере накопления информации об объекте модель уточняется, совершенствуется, отражает новую информацию о пласте, новые технологические решения, применяемые на месторождении. В этом случае уместно говорить о постоянно действующей геолого-технологической модели месторождения (ПДГТМ).

Пользуясь результатами гидродинамического моделирования, можно оценить эффективность применения различных технологий с учетом особенностей конкретной нефтяной залежи.

Трехмерная модель Никольского нефтяного месторождения.   На рисунке отображены кубы насыщенности. Цифрами указаны номера скважин, линиями - траектории. Любая цифровая модель представлена в виде множества ячеек. Каждая ячейка содержит определенный набор данных. В конкретном случае информация дана по нефтенасыщенности пласта. Интенсивно красный цвет соответствует максимальному содержанию нефти, зеленый - критическому значению, ниже которого в пласте движется вода, синий цвет отражает водонасыщенные ячейки.

- Каковы масштабы использования гидродинамического моделирования в ОАО «Белкамнефть»? 
- Моделированием в ОАО«Белкамнефть» охвачено около 50% разрабатываемых месторождений.

За период с 2003 года в соответствии с техническим заданием в рамках НИР были созданы и приняты модели по 20 месторождениям (37 объектов разработки).   

Прогнозные расчеты по вариантам для составления проектной документации были выполнены с помощью адаптированных фильтрационных моделей. Для этого тщательно анализировался весь фонд скважин, разрабатывалась программа геолого-технических мероприятий и бурения с целью вовлечения слабо дренируемых запасов, улучшения технологических и экономических показателей разработки и повышения текущего и конечного коэффициента извлечения нефти (КИН).
Модели созданы с использованием программного пакета TEMPEST- MORE. Мониторинг постоянно действующих гидродинамических моделей проводит НТЦ «РуссНефть», согласно договору, и сотрудники отдела подсчета запасов и сопровождения геолого-гидродинамических моделей ОАО «Белкамнефть».

- Евгения Ивановна, какие задачи по контролю за разработкой месторождений решаются при помощи гидродинамического моделирования в ОАО «Белкамнефть»?
- В ОАО « Белкамнефть» одним из производственных подразделений, которое занимается внедрением новых компьютерных технологий, предназначенных для контроля за разработкой месторождений, является отдел подсчета запасов и сопровождения геолого-гидродинамических моделей, созданный в 2003 году.

Можно выделить несколько основных задач, которые решаются с помощью цифровых моделей в нашей компании:
• Расчет прогнозных показателей  по объекту.
• Выявление зон с невырабатываемыми запасами нефти.
• Расчет эффективности перевода под закачку конкретных скважин.
• Подбор интервалов для нагнетания и оптимальных режимов закачки по проблемным скважинам.
• Выбор точек для бурения новых скважин и направления бурения боковых и горизонтальных стволов.
• Прогноз ожидаемых дебитов скважин.
• Построение по результатам трехмерного гидродинамического моделирования разрезов, карт проницаемости по пластам, карт плотности подвижных запасов, которые используются  при планировании геолого-технических мероприятий.

Карта плотности подвижных остаточных запасов Никольского неф-тяного месторождения ОАО «Белкамнефть».   На данной карте отображено распределение остаточных запасов нефти на текущий момент времени. С ее помощью подбираются скважины для проведения геолого-технических мероприятий.

- Какие программные продукты используются в ОАО «Белкамнефть» для мониторинга постоянно действующих моделей?
- В работе отдела подсчета запасов и сопровождения геологических и гидродинамических моделей ОАО «Белкамнефть» используются программные продукты фирмы ROXAR (TEMPEST- MORE  и IRAP RMS). Для специалистов, использующих  геологические и гидродинамические модели в управлении разработкой месторождения, закуплен программный комплекс ResVIEW-II. Этот комплекс будет использоваться специалистами нефтегазодобывающих управлений для оперативного анализа и мониторинга моделей.

Для совершенствования процесса адаптации постоянно действующих моделей к истории разработки месторождений и оптимизации их дальнейшей разработки в ОАО «Белкамнефть» внедряется программный продукт EnABLE. Данная программа позволит облегчить процесс адаптации и значительно экономить время.

- Каковы перспективы развития в области мониторинга ПДГТМ?
- Развитие данного направления в ОАО «Белкамнефть» осуществляется при непосредственной поддержке генерального директора Юрия Викторовича Федорова.

Ближайшая перспектива развития направления «гидродинамическое моделирование» включает :
• создание ПДГТМ по всем разрабатываемым месторождениям;
• освоение возможности  новых программных продуктов;
• создание секторных моделей для успешного решения задач по отдельным скважинам и участкам месторождений.