Математические методы и вычислительная технология интегрального геолого-геофизического моделирования для контроля за разработкой газовых

«Нет ничего более практичного,
чем хорошая теория»
Людвиг Больцман
Математические методы и
вычислительная технология интегрального
геолого-геофизического моделирования
для контроля за разработкой газовых
месторождений и подземных газохранилищ
Петровский А.П.
Национальная академия наук Украины,
Ивано-Франковский национальный
технический университет нефти и газа,
Научно-техническая фирма “БИПЕКС лтд.”
Содержание доклада:
1. Пример гравитационного мониторинга за разработкой
газового месторождения
2. Многомашинная и многопроцессорная
вычислительная технология создания постоянно
действующих пространственных геологогеофизических моделей нефтегазопреспективных
территорий, месторождений и газохранилищ
3. Обратная задача интегральной интерпретации
комплекса геолого-геофизической информации как
основа определения геологически содержательных
параметров геолого-геофизической модели
Содержание доклада:
1. Пример гравитационного мониторинга за разработкой
газового месторождения
2. Многомашинная и многопроцессорная
вычислительная технология создания постоянно
действующих пространственных геологогеофизических моделей нефтегазопреспективных
территорий, месторождений и газохранилищ
3. Обратная задача интегральной интерпретации
комплекса геолого-геофизической информации как
основа определения геологически содержательных
параметров геолого-геофизической модели
Пример гравитационного мониторинга за разработкой
газового месторождения
Исходные данные:
1. Гравметрические исследования
1998, 2008 и 2009 годов.
2. Интегральная
сейсмогравитационная 3D модель по
состоянию на 1998 год.
3. Промысловые данные об истории
разработки месторождения.
4. Петроплотностная модель
газонасыщенных песчанников.
5. Зависимость плотности газа от
давления и температуры.
Соделжание различных комплнент в породе в
зависимости от ее плотности
1.000
0.600
Зависимость падения давления от изменения плотности газа
0.400
0.0
1.152
-4.0
-5.0
-6.0
-7.0
2
y = -252.16x + 65.51x - 0.0799
2
R = 0.9998
-8.0
-9.0
Дефект плотности, г/см3
-0.110
-0.100
-0.090
-0.080
-0.070
-0.060
-0.050
-10.0
-0.040
Кск_а
-0.030
Кнг_а
-3.0
-0.020
Кв_а
-2.0
-0.010
Кво_а
-1.0
0.000
Плотность породы (г/см3)
1.251
1.350
1.448
1.547
1.683
1.829
1.965
2.089
2.202
2.303
0.000
Падение давления, МПа
0.200
2.394
Доля
0.800
Пример гравитационного мониторинга за разработкой
газового месторождения
Результаты моделирования прямых
гравитационных эффектов:
1. Падение давления в залежи.
2. Изменение положения ГВК.
3. Падение давления и
изменение положения
ГВК.
120
100
80
60
40
20
0
0.01
0.05
0.10
0.14
0.18
0.23
0.27
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0.01
0.07
0.13
0.20
0.26
Пример гравитационного мониторинга за разработкой
газового месторождения
Результаты прогнозирования
состояния пластовой системы:
1. Зарегистрированная аномалия
гравитационного поля.
2. 3D интегральная геоплотностная
модели с вертикальным
разрешением 1 м.
3. Соответствие параметров
модели зарегистрированной
аномалии гравитационного поля.
4. Уточнение положение
поверхности ГВК.
5. Уточнение пластового давления.
Пример гравитационного мониторинга за разработкой
газового месторождения
Газовое
месторождение
Результаты прогнозирования
состояния пластовой системы:
1. Зарегистрированная аномалия
гравитационного поля.
2. 3D интегральная геоплотностная
модели с вертикальным
разрешением 1 м.
3. Соответствие параметров
модели зарегистрированной
аномалии гравитационного поля.
4. Уточнение положение
поверхности ГВК.
5. Уточнение пластового давления.
Газовое
месторождение
ГВК
ГВК
Пример гравитационного мониторинга за разработкой
газового месторождения
Результаты прогнозирования
состояния пластовой системы:
1. Зарегистрированная аномалия
гравитационного поля.
2. 3D интегральная геоплотностная
модели с вертикальным
разрешением 1 м.
3. Соответствие параметров
модели зарегистрированной
аномалии гравитационного поля.
4. Отклонение положения
поверхности ГВК от промысловых
данных.
5. Уточнение пластового давления.
Пример гравитационного мониторинга за разработкой
газового месторождения
Результаты прогнозирования
состояния пластовой системы:
1. Зарегистрированная аномалия
гравитационного поля.
2. 3D интегральная геоплотностная
модели с вертикальным
разрешением 1 м.
3. Соответствие параметров
модели зарегистрированной
аномалии гравитационного поля.
4. Отклонение положения
поверхности ГВК от промысловых
данных.
5. Уточнение пластового давления.
Отклонение поверхности ГВК по
данным интегрального
гравитационного моделирования от
поверхности ГВК по данным
разработки
(красный цвет – подъем ГВК), м
Пример гравитационного мониторинга за разработкой
газового месторождения
Результаты прогнозирования
состояния пластовой системы:
1. Зарегистрированная аномалия
гравитационного поля.
2. 3D интегральная геоплотностная
модели с вертикальным
разрешением 1 м.
3. Соответствие параметров
модели зарегистрированной
аномалии гравитационного поля.
4. Отклонение положения
поверхности ГВК от промысловых
данных.
5. Уточнение пластового давления.
Изменение положения ГВК с 11.2008
по 05.2009 по данным интегрального
гравитационного моделирования c
наложенной картой изменения
давления в залежи
Содержание доклада:
1. Пример гравитационного мониторинга за разработкой
газового месторождения
2. Многомашинная и многопроцессорная
вычислительная технология создания постоянно
действующих пространственных геологогеофизических моделей нефтегазопреспективных
территорий, месторождений и газохранилищ
3. Обратная задача интегральной интерпретации
комплекса геолого-геофизической информации как
основа определения геологически содержательных
параметров геолого-геофизической модели
Многомашинная и многопроцессорная
вычислительная технология создания
постоянно действующих пространственных
геолого-геофизических моделей
GCIS (Geophysical Complex Interpretation System)
Основные принципы построения и
функционирования:
1. Интеграция разноразмерных
данных - 1D, 2D и 3D.
2. Иерархическая структура хранения
объектно-ориентированной
информации.
3. Использование предметноориентированного (геология и
геофизика) языка описания данных.
4. Единое управление всеми задачами
и процессам через системный
монитор (Сервер DCOM).
5. Многозадачность и
многомашинность (Клиент DCOM).
6. Открытость и расширяемость.
Многомашинная и многопроцессорная
вычислительная технология создания
постоянно действующих пространственных
геолого-геофизических моделей
GCIS (Geophysical Complex Interpretation System)
Основные принципы построения и
функционирования:
1. Интеграция разноразмерных данных
- 1D, 2D и 3D.
2. Иерархическая структура
хранения объектноориентированной информации.
3. Использование предметноориентированного (геология и
геофизика) языка описания данных.
4. Единое управление всеми задачами
и процессам через системный
монитор (Сервер DCOM).
5. Многозадачность и
многомашинность (Клиент DCOM).
6. Открытость и расширяемость.
Многомашинная и многопроцессорная
вычислительная технология создания
постоянно действующих пространственных
геолого-геофизических моделей
GCIS (Geophysical Complex Interpretation System)
Основные принципы построения и
функционирования:
1. Интеграция разноразмерных данных
- 1D, 2D и 3D.
2. Иерархическая структура хранения
объектно-ориентированной
информации.
3. Использование предметноориентированного (геология и
геофизика) языка описания
данных.
4. Единое управление всеми задачами
и процессам через системный
монитор (Сервер DCOM).
5. Многозадачность и
многомашинность (Клиент DCOM).
6. Открытость и расширяемость.
Многомашинная и многопроцессорная
вычислительная технология создания
постоянно действующих пространственных
геолого-геофизических моделей
GCIS (Geophysical Complex Interpretation System)
Основные принципы построения и
функционирования:
1. Интеграция разноразмерных данных
- 1D, 2D и 3D.
2. Иерархическая структура хранения
объектно-ориентированной
информации.
3. Использование предметноориентированного (геология и
геофизика) языка описания данных.
4. Единое управление всеми
задачами и процессам через
системный монитор (Сервер
DCOM).
5. Многозадачность и
многомашинность (Клиент DCOM).
6. Открытость и расширяемость.
Многомашинная и многопроцессорная
вычислительная технология создания
постоянно действующих пространственных
геолого-геофизических моделей
GCIS (Geophysical Complex Interpretation System)
Основные принципы построения и
функционирования:
1. Интеграция разноразмерных данных
- 1D, 2D и 3D.
2. Иерархическая структура хранения
объектно-ориентированной
информации.
3. Использование предметноориентированного (геология и
геофизика) языка описания данных.
4. Единое управление всеми задачами
и процессам через системный
монитор (Сервер DCOM).
5. Многозадачность и
многомашинность (Клиент DCOM).
6. Открытость и расширяемость.
Содержание доклада:
1. Пример гравитационного мониторинга за разработкой
газового месторождения
2. Многомашинная и многопроцессорная
вычислительная технология создания постоянно
действующих пространственных геологогеофизических моделей нефтегазопреспективных
территорий, месторождений и газохранилищ
3. Обратная задача интегральной интерпретации
комплекса геолого-геофизической информации как
основа определения геологически содержательных
параметров геолого-геофизической модели
Обратная задача интегральной интерпретации
комплекса геолого-геофизической информации
как основа определения оптимальных параметров
геолого-геофизической модели
1. Прямая задача интегральной
интерпретации геологогеофизических данных
МГР
МФГР
Геофизическое
поле
Обратная задача интегральной интерпретации
комплекса геолого-геофизической информации
как основа определения оптимальных параметров
геолого-геофизической модели
1. Прямая задача интегральной
интерпретации геологогеофизических данных
u s   A r 
 r   D A.  L V 
2

u s   Im A.  L2 S 
r   x , y , z 

s  x0 , y0 
Обратная задача интегральной интерпретации
комплекса геолого-геофизической информации
как основа определения оптимальных параметров
геолого-геофизической модели
2. Прямая задача интегральной
интерпретации комплекса
геолого-геофизических данных
ui s   Ai i r 
 r   D A .  L V 
i
2
 i
ui s   Im Ai .  L2 S 

r   x , y , z 
s   x0 , y0 

i  1,2, ... N
Обратная задача интегральной интерпретации
комплекса геолого-геофизической информации
как основа определения оптимальных параметров
геолого-геофизической модели
3. Обратная задача интегральной
интерпретации геологогеофизических данных
МГР
МФГР
Геофизическое
поле
Обратная задача интегральной интерпретации
комплекса геолого-геофизической информации
как основа определения оптимальных параметров
геолого-геофизической модели
3. Обратная задача интегральной
интерпретации геологогеофизических данных
 A r   u s 
 J  r    r   min

 r   D A.  L2 V 

 r   L2 V 
u s   Im A.  L S 
2

r   x , y , z 

s  x0 , y0 
Обратная задача интегральной интерпретации
комплекса геолого-геофизической информации
как основа определения оптимальных параметров
геолого-геофизической модели
4. Обратная задача интегральной
интерпретации комплекса
геолого-геофизических данных
 Ai i r   ui s 
 J  r   min

i r   D Ai .  L2 V 

ui s   Im Ai .  L2 S 
r   x , y , z 

s   x0 , y0 

i  1,2, ... N
Обратная задача интегральной интерпретации
комплекса геолого-геофизической информации
как основа определения оптимальных параметров
геолого-геофизической модели
5. Итерационный процесс решения
обратная задача интегральной
интерпретации комплекса
1
N
2
геолого-геофизических
данных

2
J ( (x)   0 (x))   J ( i (x)   0 (x)) 


i
N
x 0 ( x)   0 ( x)   q i   i ( x)
i
N
q ; u
i
i
 u i ( s );
i
 xin 1 (x)  xin (x)   in K i ( xin (x), x0n 1 (x)) in
 n  ( A ( x n (x))  u )
 i
i
i
i
,

N
N
 x ( x)  q  x ( x)
i i i
i qi
 0
 in  
 in Ai/ ( xin (x))K i ( xin (x), x0n (x)) in
A ( x (x))K i ( x (x), x (x))
/
i
n
i
n
i
n
0
n 2
i
;
 i (x)  xi (x); i  1  N , если i  0, то i  N
Обратная задача интегральной интерпретации
комплекса геолого-геофизической информации
как основа определения оптимальных параметров
геолого-геофизической модели
7. Решение обратной задачи
интегральной интерпретации
комплекса геолого-геофизических
данных – Корректно (по
Адамару):
 Единственно и оптимально
относительно параметров
критерия оптимальности.
 Устойчиво относительно
случайных погрешностей в
зарегистрированных
геофизичееских полях.
 Устойчиво относительно
малой вариации параметров
критерия оптимальности.
«Нет ничего более практичного,
чем хорошая теория»
Людвиг Больцман
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
Петровский А.П.
Национальная академия наук Украины,
Ивано-Франковский национальный
технический университет нефти и газа ,
Научно-техническая фирма “БИПЕКС лтд.”