Content uploaded by Yury Ampilov
Author content
All content in this area was uploaded by Yury Ampilov on Feb 15, 2024
Content may be subject to copyright.
ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО
ИЗУЧЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА И
МОНИТОРИНГА ДОБЫЧИ
Ю.П. Ампилов, проф., д.ф-м.н., Заслуженный деятель науки РФ
2
I. Геофизические методы и модели
Сейсморазведка
Электромагнитные
методы
Гравиметрия
Геотермия
Магнитометрия
Другие методы
3
Наземная сейсморазведка
4
Морская сейсморазведка
5
Выбор местоположения поисковой скважины по
результатам сейсмической интерпретации
6
Дифференциация литологических комплексов осадочных пород
по петрофизическим свойствам – основа для комплексирования методов
7
Определение интервальных характеристик (прогнозных значений интервальных
скоростей и продольных сопротивлений) в единых сейсмогеоэлектрических
комплексах
Прогнозная скоростная модель
разреза, согласованная с данными
АК
R,Ohm•m
Латеральное изменение
кажущихся сопротивлений вдоль
слоев модели
V, m/s
Методика комплексирования данных сейсморазведки 2D (3D),
различных модификаций электроразведки и ГИС
8
Расчет по интервальным значениям скорости и сопротивления
комплексного сейсмоэлектроразведочного параметра (КП), реагирующего
на изменение характера флюидонасыщения пород
непродуктивный интервал
продуктивный интервал
R,Ohm•m
V,m/s
КП, у.е.
Латеральное изменение скорости,
сопротивления и КП для продуктивных и
непродуктивных интервалов разреза КП>1
КП<1
КП-комплексный параметр
V-интервальная скорость (по
сейсмике)
R-сопротивление (по электроразведке)
L-ГИС
Комплексный параметр КП = F(V, R, L)
Методика комплексирования данных сейсморазведки 2D (3D),
различных модификаций электроразведки и ГИС
9
Сейсмогеоплотностной разрез
Глубинно-скоростная модель (Paradigm)
Сейсмогеоэлектрический разрез
Комплексная интерпретация данных сейсморазведки 2D,
электроразведки ДНМЭ и гравиразведки
Новые технологии PGS
Towed EM
• Буксируемая установка
электромагнитных
измерений
• Комплексное производство
и использование
сейсмических данных и
электромагнитных
измерений
GeoStreamer®
• Высокое соотношение
«Сигнал/Шум»
• Расширенный
регистрируемый
частотный спектр
• Высокая эффективность
• Низкие уровень шума
• Повышенная
глубинность данных
• Повышенная
разрешенность данных
Optoseis
• Установки долгосрочного
размещения, постоянный
мониторинг месторождений
• Пилотный проект в
Бразилии, проектные
работы на ряде проектов,
сотрудничество с Teledyne
Специализированные суда PGS
-11-
Судно «Рамформ 5G» – новый шаг в повышении
эффективности морской сейсморазведки
Основные характеристики
- Длина : 104,2 м
- Ширина : 70 м
- Автономность : 150 суток
- Скорость на переходе : 16 узлов
- Лебедки для кос
24 шт. 12000 м каждая
Быстрая и безопасная постановка и подъем
Высокая производительность
Сегмент
- высокоплотная съемка HD3D
- высокоплотной съемка HD4D
- много и широкоазимутальные съемки
-12-
NO GHOST
RECEIVER GHOST ONLY
SOURCE GHOST ONLY
BOTH SOURCE &
RECEIVER GHOSTS
Схема формирования отражений с учетом волн-спутников
SOURCE
RECEIVER
SEA SURFACE
SUBSURFACE
- Геометрические параметры (физические размеры, длины и перекрытие
групп) аналогичны параметрам традиционной морской сейсмокосы
- Твердый наполнитель
- Двухкомпонентная сейсмокоса. Совмещенные датчики давления
(гидрофон) и датчики скорости смещения (геофон)
- Буксировка на большей глубине (25м)
GEOSTREAMER®
GeoStreamer® - Основные принципы технологии
GeoStreamer® - Основные принципы
•Регистрация давления (гидрофон) + регистрация
вертикальной скорости смещения (геофон)
),( txv
),( txv
),( txp
),( txp
ГИДРОФОН
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
0 20 40 60 80
ВРЕМЯ (мсек)
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
0 20 40 60 80
ВРЕМЯ (мсек)
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
0 20 40 60 80
ВРЕМЯ (мсек)
ГЕОФОН
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
0 20 40 60 80
ВРЕМЯ (мсек)
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
0 20 40 60 80
ВРЕМЯ (мсек)
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
0 20 40 60 80
ВРЕМЯ (мсек)
•Исключение отражения от водной поверхности (волны-
спутника) – расширение частотного спектра
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
0 20 40 60 80
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
0 20 40 60 80
ВРЕМЯ (мсек)
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
0 20 40 60 80
+
=
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
020 40 60 80 100 120
Amplitude (dB)
Frequency (Hz)
Conventional, 8m depth GeoStreamer
Морская сейсмокоса
обычного типа, глубина 8 м
GeoStreamer®
GeoStreamer® - Основные принципы
GeoSource: пример двух источников на разной
глубине
14m
8m 8m
9m depth 5m depth 9m depth
9m sub-arrays fired together at time 0
5m sub-array with randomised delay 250 -1000msec
Северное море: MC3D-NVG2009
Детальность и глубинность сейсмических данных
Морская сейсмокоса
обычного типа GeoStreamer®
Морская сейсмокоса
обычного типа GeoStreamer®
Северное море: MC3D-NVG2009
Детальность и глубинность сейсмических данных
GeoStreamer®
Every Hz Counts!
Seismic
(Hz)
(Hz)
Conventional
Amp. Spectrum
80Hz
10Hz
Amp. Spectrum
3-4 Hz
Well Vel.
Acoustic Impedance
Vp/Vs
3500 4500 5500 6500
3
2
Conventional GeoStreamer®
Acoustic Impedance
3500 4500 5500 6500
3
2
Vp/Vs
Скв. Данные используются только для калибровки
Преимущества GeoStreamer® :
• Широкий частотный диапазон
• Повышение разрешенности
• Больше низких частот
•Меньше скв. данных необходимо для инверсии
• Более точная оценка упругих свойств
• Более надежное прогнозирование
• Свойств резервуара в между скважинами
Выводы : Преимущества использования сейсмических данных
двухкомпонентной морской сейсмокосы GeoStreamer®
110Hz
Временной срез 2460ms. Обычная коса
Временной срез 2460ms. Geostreamer
GeoStreamer
Сравнение сейсмических данных традиционной
сейсмокосы и GeoStreamer
100 Hz
0
-10
-20
-30
-40
dB
GeoStreamer
Conventional
50 Hz
Top Sele
Base Tertiary
Base Cretaceous
Морская сейсмокоса обычного типа
Conventional GeoStreamer
0
-10
-20
-30
-40
dB 10 Hz 100 Hz
GeoStreamer
Conventional
Top Sele
Base Tertiary
Base Cretaceous
Сравнение сейсмических данных традиционной
сейсмокосы и GeoStreamer
GeoStreamer
Морская сейсмокоса обычного типа
II. Электромагнитная буксируемая коса компании PGS
• PGS будет предлагает съёмки
методом сопротивлений c 2012 г.
• В чём отличия “буксируемой EM
косы”?
• Сроки разработки
• Примеры
Принципы электромагнитного метода (ЕМ)
• Дополняет сейсморазведку
• Чувствителен к изменениям сопротивления
• Для обнаружения объекта необходимо, чтобы
была разность сопротивлений между фоном и
целевым объектом
Воздух
резистивен
Солёная вода 0.3 W м
Осадочные породы 2.5
W м
Резервуар 50-1000
W м
Коренные породы 10 Wm
Типичные значения
сопротивления
Эффективное
сопротивление
= сопротивление x
мощность
В чём отличия “буксируемой EM косы”
• EM и сейсмика взаимно дополняют
друг друга
– Целенаправленно спроектирована для
интеграции
• Почему бы не сочетать работы?
– Потенциальная общая основа съёмки
• Работы с буксируемой EM косой
– Вначале сосредоточены на мелководье
– Следующее поколение - для больших
глубин
• Высокая плотность покрытия данными
– Потенциал для расширения применения
помимо поисков и разведки
Буксируемая ЕМ коса: принципы измерений
offset 100m
10m
Что может буксируемая EM коса?
• Быстрая съемка для обнаружения
мелких или сильно контрастных
объектов
– Чувствительность к эффективному
сопротивлению
• Простые методы оконтуривания
объектов
– Первые графики данных до инверсии –
для немедленного оконтуривания
• Робастная инверсия для более
сложных объектов
– Более глубокие и менее контрастные
объекты эффективно выявляются путем
инверсии данных
• Данные высокой плотности
– Снижается влияние «локальных»
воздействий на датчики
Troll: Эталонный тест EM
Цели
Обнаружить и описать
известный объект с точки
зрения сопротивления
Подробности съёмки
Отработано 12 профилей
300 профилей/км
Погодные и морские условия
Волнение моря от 2 до 5
баллов
Сила ветра от 3 до 8
Сопротивление по инверсии
Эффективное сопротивление – результат
инверсии удаления 5120 м, нанесено на рельеф
кровли резервуара Фрагмент TWOP крупным
планом
III. Технологии сейсмического
мониторинга 4D за разработкой морских
месторождений нефти и газа
• Что такое 4D сейсмика?
•Модификации морской 4D
сейсмики и примеры ее
применения:
- обычные 3D съемки судами
- последовательные 3D съемки с 4С
донными станциями
- инсталяция донной системы 4D4C
на весь
срок добычи
• Характеристика донной оптико-
волоконной технологии
OptoSeis™
• Выводы
Что представляет собой 4D сейсмика?
3
4
Основная сейсмическая съемка Повторная сейсмическая
съемка
Мера изменений амплитуды отражений и/или времени пробега продольных волн.
Визуализация изменений в насыщенности, поровом давлении, температуре,
тектоники по всей площади
r1 V1
t
r2 V2
d t
d A
Нефть Вода
•Тенденции
• Цель – повышение КИН
месторождений
• Месторождения повышенной
сложности
• Необходимость в лучшем
моделировании
•Новые сейсмические методы и
аппаратура
• Широко- и многоазимутальные
съемки 3D
• Более «высокоплотные» съёмки
• Идентичность условий
приема/возбуждения
• Более частые повторы съёмок 4D
•Потребности индустрии
• Более низкая общая стоимость для
более частых повторов съёмок 4D
• Возможность видеть даже
небольшие изменения в резервуаре
(и быстрее)
Ценность проведения постоянного сейсмического
мониторинга (PRM)
Пример: 1-я в России 4D съемка на Сахалинском шельфе,
выполненная компанией PGS в 1997 и 2010 году по заказу
«Сахалин Энеджи» (Кенни Форесте и др.)
1. Повторная съемка 3D через
несколько лет
Пример: разработка Астохского месторождения
на шельфе Сахалина
•Фаза 1: (1999 –2003) 32 ячейки для
бурения на платформе
–13 добывающих и 1 газонагнетательная,
сезонность добычи~ 6 месяцев в год, закачка газа
–Падение пластового давления и рост газового
фактора
•Фаза 1a: (2004-2008) Проект по закачке
воды
–4 нагнетательных , восстановление пластового
давления
и снижение газового фактора,
сезонность добычи, обратная закачка газа
•Фаза 1b: (2009 - )
–Добыча весь год, остановка закачки газа
–Возобновление нового бурения после
реконструкции платформы
February 15, 2024 37
Oil producer
Oil producer shut in
Water injector
PA-015
PA-122
PA-107st4
PA-101
PA-108
PA-120
-2600 -2550 -2500 -2450 -2400 -2350 -2300 -2250 -2200 -2150 -2100 -2050 -2000 -1950 -1900
-2600
-2550
-2500
-2450
-2400
-2350
-2300
-2250
-2200
-2150
-2100-2050
-2000
-1950
-1900
Геология Астохского месторождения
•XXIs:
–Проградационные прибрежно-
морские песчаники
–XXISb – сверхпроницаемый
песчаник, лучший коллектор с
добычей 15’000 баррелей в день
•XXI-1’/XXI-2:
–Тонкослоистый
переслаивающийся песчаник
(конус выноса, осадки бровки
шельфа)
–Отдельные линзы
предположительно
гидродинамически связанные
–Добыча в диапазоне 5000-7000
барелльей в день
February 15, 2024 3
8
XXIs
XXI-1’ XXI-2
XIX
XXII
XXIII
XXIV
XXV
XXIs XXI-2
4Д Сигнал: Ожидаемое отличие от динамической модели 2010
Предел
обнаружения
временного
сдвига
Предел
обнаружения
амплитуд
4D временной сдвиг
(+Dскоростей)
+ Амплитуды
Изменение
4Д временной сдвиг
(-Dскоростей)
- Ампплитуды
изменение
Снижение Рпл
Использование AVO и
Байесову инверсии для
разделения изменения
насыщенности и давления!
предложено: Д. Брэйн и др
Изменение насыщенности
2010 - 1997
разница в XXI-s пласте
1
Газонасыщенность
2010 in XXI-s
Вторичная газовая
шапка
4
Fluid Pressure change
(in bar) within XXI_1M
2
Изменение Рпл для
XXI_1M
3
Изменение Рпл для
XXI_1M
Ожидаемая степень
видимости
February 15, 2024 39
Литостатическое давление
Закачка воды
Повторная съемка 2010
Начальный ВНК=-2009 m
Закачка воды
Основная съемка 1997
Разница
Пример разницы в 4Д на Астохской площади
Нефть замещена Водой
Согласованность сейсмики 4Д со статусом скважин
February 15, 2024 41
Результаты 4Д сравнивались и
проверялись с данными текущей добычи
в целях оценки качества и правильности
полученных результатов.
Дренируемые области освещенные
после проведения 4Д соответствуют
текущему статусу (6 скважин были
остановлены в связи с выносом песка
из-за роста обводненности и 1 скважина
добывает нефть с 35% обводненности)
Карта изменения
насыщенности в
пласте XXIS
Добывающая скважина
Остановленные добывающие
Водонагнетательная скважина
Контур отсутствия
данных 4Д съемки –
площадь курсирования
кораблей обеспечения
платформы
February 15, 2024 42
Зона
дренирования по
4Д сейсмике
Сравнение 4Д и данных трехмерного
гидродинамического моделирования
Результаты 4Д были сравнены с
текущей фильтрационной
моделью с целью оценки
качества модели.
Контур отсутствия
данных 4Д съемки –
площадь курсирования
кораблей обеспечения
платформы
Карта изменения
насыщенности в
пласте XXIS
February 15, 2024 43
Как показывают желтые
полигоны текущая
гидродинамическая модель
имеет достаточно хорошую
сходимость с 4Д сейсмикой.
Для дальнейшей оптимизации
разработки месторождения,
модель будет детально
обновлена используя
изменения насыщенности по 4Д
сейсмике
Сравнение 4Д и данных трехмерного
гидродинамического моделирования
Зона
дренирования по
гидродинмаческой
модели
Карта изменения
насыщенности в
пласте XXIS
Контур отсутствия
данных 4Д съемки –
площадь курсирования
кораблей обеспечения
платформы
Пример: месторождение «Валхал» в Северном море
2. Регулярные съемки 3D со сменяемыми
донными косами (станциями)
Сейсмический Мониторинг: увеличивает стоимость
месторождения (оптимизация нефтедобычи и прирост
запасов УВ)
•2304 группы 4С (~10,000 датчиков)
•45 кв км, 125 км донных кабелей
• Судно – источник сейсмического сигнала
• Регистрирующий комплекс на буровой
платформе
М-е Валхал (Северное море, ВР) •История месторождения:
• Открыто в 1975 г.
• Начало добычи в 1982 г. (оценочные
запасы - 250 млн. бар. нефти)
• Первые 23 года происходило
постоянное истощение добычи
• Проект 4D начат в 2003 г. (выполнено
11 съемок 3D)
•1-я целевая нагнетательная скважина
пробурена в 2006 г.
• Запасы на сегодняшний день – 2,74
млрд.б., добыто 625 млн.б.
•Главные цели проекта 4D :
• Оптимизация программы бурения
нагнетательных скважин
• Повышение темпов добычи
• Сокращение расходов на бурение
• Выявление дополнительных
перспективных для добычи участков
месторождения
По опубликованным данным British Petroleum
Проект 4Д на м-ии Валхал (ВР): изменение
сейсмических атрибутов (карты амплитуд)
С разрешения ВР
апрель 2004 – 3Д (2) июнь 2004 – 3Д (3) ноябрь 2004 – 3Д (4) апрель 2005 – 3Д (5)
ноябрь 2005 – 3Д (6) июнь 2006 – 3Д (7) апрель 2007 – 3Д (8) ноябрь 2007 – 3Д (9)
Проект 4D на м-ии Валхал (ВР): эффективность
планирования бурения нагнетательных скважин
Continuous Seismic Surveillance of
Valhall Field
J.P.Van Gestel, J.Kommedal, O.Barkved,
I.Mundal, R.Bakke, K.Best (BP Norge)
The Leading Edge, December 2008
• Водонагнетательные работы начались после проведения 6-й
съемки 3Д (ноябрь 2005 г.)
• Произошло значительное увеличение сейсмического отклика
среды после 8-й и 10-й съемок 3В (результат налицо!)
• Данные 4D подтвердили, что схема заводнения работает,
перфорация эффективна, и на этом участке нет структурных
осложнений, блокирующих заводнение (повышение дебита
продуктивных скважин!)
Разница амплитуд
Съемка 3D (6)
минус съемка 3D (1) Съемка 3D (8)
минус съемка 3D (1) Съемка 3D (10)
минус съемка 3D (1)
Пример: оптоволоконная система OPTOSEIS компании PGS
3. Инсталяция донной регистрирующей
ситемы на весь период добычи
Компоненты оптико-волоконной системы
постоянного мониторинга (PRM) 4D 4C OptoSeis
Преимущества оптических
систем:
- Полностью пассивная оптико-
волоконная часть в воде
- Нет эл.токов в воде – безопаснее
- Устойчивость к проникновению
воды
- Более длительная
работоспособность и высокая
надежность OptoSeis:
- Широкий динамический диапазон
- Низкий шум и взаимовлияние
каналов
- Работа на больших глубинах моря
- Большое количество каналов в
кабеле
OptoSeis™ гидрофон и трёхосный (X, Y, Z)
акселерометр
Акселерометр
• Отличная
устойчивость
• Небольшой размер
• Низкая чувствитель-
ность по поперечной
оси
• Конструкция с
компенсатором
давления для
глубоководных условий
Гидрофон
• Проверенная на
практике конструкция
• Широкий
динамический диапазон
• Отсутствие искажений
• Глубоководный
Преимущества систем постоянного сейсмического
мониторинга 4D
Количество съёмок
Стоимость
Одиночные сейсмоприемники:
Стоимость дистанционно
управляемых аппаратов и
судов в каждой съёмке.
Проблемы с трещинами,
одноразовые
потребности
Извлекаемая донная коса:
Стоимость судна
для каждой съёмки.
Повторяемость хуже, чем
при постоянном мониторинге
Буксируемая коса:
Стоимость судна для каждой съёмки.
Эффективность размеров.
Постоянная донная коса:
Стоимость судна только для 1-й съёмки
(установка).Дешевые повторы.
Пассивная, PS.
Замечание: незаглубленные и по редкой
сети могут быть дешевле.
Сгущение одиночных СП: - - - - -
Проблемы с трещинами,
одноразовые потребности
Система с миллионом оптико-волоконных
каналов
Совместный проект PGS – SHELL
•Ульта-легкая система для суши
–портативная
–долгосрочная
–высокое количество каналов
•Лучшее качество данных с донными кабелями
–Пониженный шум, однолучевая система прохождения
волны в воде
•Меньшая подверженность внешним факторам
–Погода
–Течения
•Меньшие затраты при проведении повторных
съемок 3D
•Снижение операционных рисков при работе вблизи
препятствий
•Датчики постоянно находятся на своем месте
–Идентичность условий регистрации данных
–Лучшее сцепление датчиков 4С с поверхностью дна
–Быстрое выполнение повторных съемок при
необходимости
•Проведение «пассивного» мониторинга при записи
микросейсм в промежутках между съемками
Преимущества постоянно установленных систем
сейсмического мониторинга PRM
• Постоянный сейсмический мониторинг 4D весьма информативен
• готова под ключ оптико-волоконная система OptoSeis и услуги для
постоянного сейсмического мониторинга (PRM)
• Система рассчитана и сертифицирована DNV для службы на 20 лет
на глубинах моря до 3000 м
•Jubarte - пилотный глубоководный проект PRM
• самый первый глубоководный, самый первый проект PRM «под ключ»
•OptoSeis готов к производственному использованию
•PGS работает над проектом по использованию оптико-волоконных
систем для проведения исследований по сейсмическому
мониторингу на суше
Выводы
Бесплатно скачать книги и статьи по этой и другим
темам можно на сайте
www.ampilov.ru
Спасибо за внимание