ЗАЛЕЖЬ УГЛЕВОДОРОДОВ КАК СЛОЖНАЯ СИСТЕМА

В нефтегазопромысловой геологии вопрос о сложности ее объектов специально не рассматривается. Как он решается на практике можно показать на примере оценки подготовленности месторождений и залежей для промышленного освоения. В действующей «Классификаци запасов месторождений, перспективных и прогнозных ресурсов нефти и горючих газов» говорится, что по сложности геологического строения выделяются месторождения (залежи):

простого строения, связанные с ненарушенными или слабонарушенными структурами, продуктивные пласты характеризуются невыдержанностью толщин и коллекторских свойств по площади и по разрезу.

сложного строения, характеризующиеся невыдержанностью толщин и коллекторских свойств продуктивных пластов по площади и разрезу или наличием литологических замещений коллекторов непроницаемыми породами либо тектонических нарушений;

очень сложного строения, характеризующиеся как наличием литологических замещений или тектонических нарушений, так и невыдержанностью толщин и коллекторских свойств продуктивных пластов.

Далее подчеркивается, что размер и сложность геологического строения месторождения (залежи) определяют методику разведочных работ, их объемы и экономические показатели разведки и разработки.

Из приведенных формулировок прежде всего видно, что речь ведется о коллекторских свойствах.

При системном подходе исследовать или производить композицию некоторой системы из некоторого компонента более простых систем, или, наоборот, осуществлять декомпозицию системы в целях ее познания и решения каких-либо практических задач. Такая система, которую можно составить или разложить на более простые системы разной природы, описываемые на разных языках, является характерным примером сложной системы.

Представления о сложности, во всей полноте могут быть отнесены к залежи и месторождениям углеводородов. Прежде всего очевидно, что количество элементов, из которых составлена залежь, велико и резко увеличивается при движении от верхних уровней иерархии к нижним. Число отношений между элементами на каждом уровне также достаточно большое. Это отношения геометрические (относительное взаиморасположение) качественные (разные уровни значений отдельных свойств элементов, причем число свойств в свою очередь может быть как угодно большим), газогидромеханические (возникновение каналов фильтрации и целиков нефти, действие капиллярных сил и т.п.), физические (электрические, тепловые и другие процессы), химические или физико-химические (растворимость газа в нефти, нефти - в растворяющих агентах и т.п.) и другие. Можно также назвать большое число различных процессов, протекающих в залежи, в которых реализуется значительная часть перечисленных отношений между элементами.

Несомненно, что число переменных, требующихся для адекватного описания залежи, особенно в процессе разработки, достаточно велико, так как эти переменные будут специфичными для каждого из иерархических уровней строения залежи и для каждого из оснований многих возможных линий качественного (или количественного) развития залежи в процессе разработки. Рассмотрение залежи с позиций разных наук на разных уровнях будет изучением и описанием ее на разных языках. Разные описания в конечном итоге для обеспечения высокой эффективности практической деятельности должны быть скомпонованы в единую сложную систему. Именно на это и нацелен системный анализ, который следует рассматривать как стратегию исследования, которая принимает сложность как существенное неотъемлемое свойство объектов и показывает, как можно извлечь ценную информацию подходя к таким объектам с позиции сложных систем.

МОНО- И ПОЛИСИСТЕМЫ

Современная методология изучения нефтегазовых залежей, наблюдающихся в них явлений и процессов основана на расчленении сложного, полисистемного во всех изложенных смыслах, явления на разнородные, разнотипные, разнопорядковые и разноуровневые моносистемы (керн, породы разной продуктивности, прослои, разнонасыщенные части залежи, капиллярные явления, фильтрация, литология, тектоника и т.п.). Каждая из этих моносистем изучается отдельно. Результаты изучения одной моносистемы в малосущественной степени учитываются при изучении других моносистем. Общая теория разработки залежей в какой-то мере учитывает и пытается увязать результаты изучения всех моносистем в нечто целое.

Начав с эмпирических способов разработки месторождений, нефтяная отрасль пришла к необходимости «поиска теории», разработки теории подземной газогидродинамики и на этой основе - методики технологических гидродинамических расчетов, производимых при проектировании систем разработки. Практика показала большую эффективность таких технологических решений по сравнению с «дотеоретическим» подходом, но со временем обнажила недостатки созданной теории, ее ограниченность, обусловленную тем, что она не учитывает, не отражает всей сложности промышленного объекта - залежи, сложности, обусловленной множественностью оснований поведения и развития залежи как в естественных условиях, так и под воздействием человека. В результате вновь начались «поиски рецептов» увеличения нефтеотдачи, выхода на проектный уровень добычи, более длительного сохранения достигнутых максимальных уровней отбора и т.п.

Выход заключается в том, чтобы моносистемное знание заменить полисистемным знанием путем синтеза на основе изучения, выявления взаимосвязей между моносистемами, имеющими различные основания в одном и том же объекте. При этом должно возникнуть более полное и глубокое представление о сложном объекте, каковым является залежь нефти или газа, которое позволит создать более эффективные промышленные технологии проектирования и управления разработкой.

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ НЕОДНОРОДНОСТЬ КАК ОДНА ИЗ ФОРМ ПРОЯВЛЕНИЯ СЛОЖНОСТИ СИСТЕМЫ

В нефтегазопромысловой геологии под неоднородностью чаще всего понимают непостоянство, изменчивость как по площади, так и разрезу (в конечном итоге - по объему) литологии, физических, химических и других свойств горных пород и флюидов, насыщающих эти породы. Использование специального понятия геологической неоднородности должно способствовать получению возможности описывать те особенности структур геологических объектов, которые влияют на принятие решений и от которых зависит эффективность путей достижения конечных целей геологических исследований или управления процессами разведки и разработки.

Под геологической неоднородностью следует понимать изменение значений геолого-физических свойств пород на множестве всех элементов, выделенных по тем базисным признакам и на том иерархическом уровне, которые соответствуют цели исследований.

Прежде чем начинать изучение неоднородности геологического объекта, нужно четко определить иерархический уровень, на котором будет изучаться строение этого тела.

НРОБЛЕМА ЦЕЛИ В СИСТЕМНОМ ИССЛЕДОВАНИИ ЗАЛЕЖЕЙ

УГЛЕВОДОРОДОВ

При решении задач нефтегазопромысловой геологии трактовка цели системы как стремления сохранить свое состояние и структуру при воздействии на нее извне может быть раскрыта следующим образом. Вскрытие залежи добывающими и нагнетательными скважинами и их эксплуатация выступают в данном случае как воздействия внешней среды на залежь, до такого воздействия представляющую собой естественную природную систему с определенными значениями параметров состояния (давления, температуры, нефтегазонасыщенности, запасов и т.п.) и структуры (характером размещения в пространстве нефте-, газо- и водонасыщенных частей, высоко- и низкопроницаемых участков, пропластков и т.п.). Начавшееся воздействие на залежь (отбор нефти и закачка воды) вызывает в ней сохранительные процессы. Воздействие воспринимается не всей залежью в целом, а лишь наиболее проницаемыми ее частями, в которых и происходит резкое изменение параметров состояния и структуры. Вследствие этого наблюдаются возникновение языков обводнения, вплоть до кинжальных прорывов воды, опережающее обводнение более проницаемых пропластков и т.п. Как показывает практика, этим влиянием оказывается охваченной существенно меньшая часть залежи, о чем свидетельствует коэффициент конечного нефтеизвлечения, как правило, не превышающий 35-45%. Большая же часть залежи длительное время претерпевает изменения в существенно меньшей степени, находясь в первоначальном или близком к нему состоянии. В этой большей части происходит медленное, постепенное перераспределение давления, углеводородов и воды и за счет этого - некоторое истечение нефти в интенсивно измененную часть.

Этот процесс в конечном итоге может привести к возникновению нового «естественного» состояния, характеризующегося установившимся равновесием между залежью и нашим воздействием на нее. Однако, поскольку в скором времени выявляется низкая эффективность примененной системы разработки, мы разрабатываем мероприятия по совершенствованию и регулированию этой системы, в результате реализации которых неравновесное состояние залежи усугубляется и уже известная картина вновь появляется и развивается по прежнему пути.

Описанный процесс возникает в связи с тем, что разнообразие системы нашего воздействия на залежь (сетки добывающих и нагнетательных скважин, их геолого-технологические характеристики) меньше разнообразия залежи. Очевидно, неравновестное состояние залежи с воздействующей системой будет существовать всегда. Вместе с тем по мере увеличения плотности сети скважин способность залежи как системы к сохранению неравновестного состояния будет уменьшаться. По мере уплотнения сети скважин описанный выше процесс будет перемещаться с верхних уровней иерархии на нижние. Можно представить себе такую сеть скважин, когда не затронутые процессом целики породы, содержащие нефть, будут оставаться лишь на микроуровне. Тогда, очевидно, можно считать, что разнообразие системы скважин превысило разнообразие залежи, в результате чего воздействие на залежь достигло разрушительной силы и залежь оказалась разрушенной, а цель наших практических действий - достигнутой: коэффициент нефтеотдачи стал равным коэффициенту вытеснения.

Очевидно, что на практике такое разнообразие системы скважин достигнуто быть не может по экономическим соображениям. Поэтому, осуществляя прогноз конечной нефтеотдачи (т.е. определяя степень достижимости одной из общих целей разработки залежи), мы всегда будем допускать ошибки, и тем большие, чем меньше разнообразие сети скважин. Эти ошибки будут возникать потому, что значительная часть залежи остается в начальном или близком к нему состоянии. Эта часть будет продолжать вести себя естественным образом. Однако каковы размеры, местоположение и параметры этой части, мы сегодня определять не умеем, в связи, с чем и возникают ошибки в прогнозировании конечной нефтеотдачи.

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться: