Контрольная работа по "Геологии"

Статическая модель постепенно уточняется и детализируется на базе дополнительных данных, получаемых при  разведке и разработке залежи.

Динамическая модель характеризует  промыслово-геологи-ческие особенности  залежи в процессе ее разработки. Она  составляется на базе статической модели, но отражает изменения, произошедшие в  результате отбора определенной части  запасов углеводородов, при этом фиксируются:

текущие внешние границы  залежи;

соответственно границы  “промытого” водой или другими  агентами объема залежи (при системах разработки с искусственным воздействием на пласты);

границы участков залежи, не включенных в процесс дренирования;

фактическая динамика годовых  показателей разработки за истекший период; состояние фонда скважин;

текущие термобарические  условия во всех частях залежи;изменения коллекторских свойств пород.

При статическом моделировании  залежей в промысловой геологии большое место занимает графическое (образно-знаковое) моделирование, называемое геометризацией залежи. В область  графического моделирования входит моделирование формы и внутреннего  строения залежи. Форма залежи наиболее полно отображается на картах в изогипсах, получивших название структурных, на которых  находят положение внешнего и  внутреннего контура нефтеносности, а также при их наличии —  положение литологических и дизъюнктивных  границ залежи.

Внутреннее строение залежи отражают путем составления детальных  корреляционных схем, детальных геологических  разрезов (профилей) различных карт в изолиниях или условных обозначениях.

При динамическом моделировании  также широко используют графическое  моделирование — построение карт поверхностей нефти и внедрившейся в залежь воды, графиков и карт разработки, карт изобар и др.

При статическом и динамическом моделировании широко применяют  математические методы — используют линейную интерполяцию, математические функции различной сложности - полиномы различных степеней, случайные функции, сплайн-функции и др. Применяют методы теории вероятностей и математической статистики - теории распределений, корреляционно-регрессионного анализа и др.

Методика составления  названных выше и других графических  документов описана далее. Вопросы  математического моделирования  залежей нефти и газа с применением  ЭВМ рассмотрены в специальном  учебном пособии.

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ИЗУЧЕНИЮ ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

§ 1. ПОНЯТИЕ СИСТЕМЫ

Опыт разработки нефтяных и газовых месторождений выявил одну из решающих ролей фактора неоднородности строения залежей в решении задач  нефтегазо-промысловой геологии. Неоднородность любых объектов определяется структурной организацией материи, ее системностью. Именно это явилось причиной появления нового подхода к объектам окружающего мира, который получил название системно-структурного.

В общем случае под системой понимается совокупность любых объектов, определенным образом связанных, взаимодействующих  друг с другом.

Любой объект, как и система, состоит из некоторого числа меньших  объектов, которые, в свою очередь, состоят  из еще более мелких объектов. Такая  процедура может продолжаться глубоко  внутрь изучаемого явления с учетом требований решаемой задачи.

Каждый из объектов, образующих систему, называют элементом данной системы. Главной особенностью системы  как некоторой совокупности элементов  является то, что каждый элемент  обладает по крайней мере одним таким свойством, которое отсутствует у слагающих его элементов. Это эмерджентное, или специфически системное (интегральное) свойство. Например, эмерджентным свойством такой системы, как самолет, будет способность его к самостоятельному полету. Ни один из его элементов (деталей) в отдельности такой способностью не обладает. Эмерджентные свойства — это проявление целостности системы, обусловленное тем, что все ее элементы объединены в неразрывное целое. Совокупность связей и отношений между элементами называется структурой системы. Наличие у всех систем эмерджентных свойств, имеющих весьма важное значение в решении многих задач науки и производства, послужило причиной широкого распространения системно-структурного подхода, который открывает путь к изучению таких свойств.

2. ВОЗМОЖНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ  И ТИПЫ СИСТЕМ В ГЕОЛОГИИ

Возможные представления  системы. Любой объект в зависимости  от решаемой задачи может быть представлен  несколькими видами систем. Покажем  это на примере линзы терригенного коллектора, сложенной песчаниками  и алевролитами (рис. 1).

Одно из важных представлений  системы — множественное, когда  система рассматривается как  некоторое множество объектов. Линзу  в целом можно рассматривать  как множество минеральных зерен, связанных цементом. Последний

обусловливает существование  совокупности зерен как единого  целого. Эмерджентными свойствами такой  системы будут, например, ее открытая пористость и проницаемость. Очевидно, что минеральные зерна такими свойствами не обладают.

Чтобы изучить эти эмерджентные свойства, линзу следует рассматривать  как множество некоторых более  крупных, чем минеральные зерна, объектов. В качестве таких объектов выступают образцы горных пород, и вся система-линза теперь рассматривается  как множество образцов. Эмерд-жентным свойством такой системы будет литологическая характеристика пород. Чтобы изучить это эмерджентное свойство, нужно представить систему в виде множества объектов, сложенных породами разных литологических типов. В нашем примере линза представляет собой множество, состоящее из двух объектов, один из которых сложен песчаником, а другой — алевролитом.

Таким образом, множественное  представление системы может  быть построено разными способами  в зависимости от относительных  размеров объектов, составляющих изучаемое  множество.

Возможность расчленения  системы на части разных размеров позволяет получить другое весьма важное представление системы как некоторой  иерархической упорядоченности. Это  представление называется иерархическим. Иерархическое представление позволяет  выделить уровни строения системы.

 Совокупность элементов,  принадлежащих одному горизонтальному  ряду (уровню), называется иерархическим  или структурным уровнем.

В нашей линзе можно  выделить следующие уровни строения: 1) уровень минерального зерна —  на этом уровне вся система-линза  выступает как множество элементов  — минеральных зерен; 2) уровень  образца породы как некоторой  совокупности минеральных зерен  — на этом уровне вся система-линза  может быть мысленно представлена как  множество образцов; 3) уровень двух различающихся по литологи-ческой характеристике частей линзы (песчаники и алевролиты); 4) уровень линзы в целом, на котором ее можно рассматривать как нечто целостное, не расчленяющееся на составные части, характеризующееся своими свойствами: формой, размером, ориентировкой в пространстве и т.п.

На каждом иерархическом  уровне элементы системы характеризуются  каким-то набором свойств. Список этих свойств устанавливается в соответствии с целями, для которых объект рассматривается  как система (например, для целей  подсчета запасов изучаются свойства из одного списка, для целей проектирования разработки — из другого, причем разные списки могут перекрываться). Свойства элементов любого уровня иерархии можно разделить на три группы: свойства I порядка - те, которые способствуют достижению основной цели системы; свойства II порядка — нежелательные, вредные, привносимые в систему; свойства III порядка - нейтральные по отношению к основной цели системы, они могут быть использованы, например, для определения свойств I и II порядков через различные корреляции.

 

Так, если рассматривать линзу  как объект, из которого нужно извлечь  нефть, то к свойствам I порядка можно  отнести пористость и проницаемость  пород. К свойствам II порядка может  быть отнесено высокое содержание глинистого цемента в случае, когда глины  обладают способностью разбухать в  воде, закачиваемой в линзу для  вытеснения нефти, что существенно  понизит эффективность этого  мероприятия. Геофизические характеристики, которые измеряются в скважинах  и в дальнейшем используются для  определения пористости, нефтенасыщенности, толщины пород и т.п., должны быть отнесены к свойствам III порядка, когда  система начинает действовать, свойства элементов проявляются по-разному. Специфическое проявление элементов  называют функцией элемента. В этом случае говорят о функционировании системы. Рассматривая систему как  некоторое множество функций  для достижения определенной цели, мы получаем ее функциональное представление.

Систему молено представить  также как совокупность некоторых  состояний объекта, сменяющих друг друга во времени. Это будет процессуальным представлением системы. Так, рассматривая линзу как объект разработки, в  качестве состояний можно рассматривать  различные периоды разработки.

Нефтегазопромысловая геология имеет дело со статическими и динамическими  системами, в качестве которых выступают  залежи нефти и газа, подготавливаемые к разработке и разрабатываемые.

§ 3. СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ

ПРОМЫСЛОВО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ  СИСТЕМЫ

При изучении структуры геологической  системы (залежи) возможны два подхода. При первичном можно не учитывать результаты воздействия на нее процесса добычи нефти или газа. В этом случае элементы любого уровня представляют собой естественные геологические тела.

Однако, как только будет  начата разработка, проявляются новые  черты, новые отношения между  элементами первичной геологической  системы как на структурных уровнях, так и между отдельными частями элементов, первоначально рассматривавшихся неделимыми. Так, оказывается, что отдельные части слоев характеризуются различной способностью отдавать нефть и т.д. Выясняется, что пласт состоит из слоев, различающихся по продуктивности. Техническое воздействие обнаруживает существование граничных значений, разделяющих породы на отдающие и не отдающие нефть при данной системе разработки.

Из сказанного выявляется зависимость иерархического представления  системы от конечных целей изучения: по одним признакам, имеющим важное значение, например, для решения  вопросов литологии, геологическое  тело предстает перед исследователем как простое; по другим признакам, используемым для решения задач разработки или подсчета запасов, это же тело оказывается сложным, расчлененным на элементы, различающиеся по характеру  поведения в процессе разработки.

Для целей промыслово-геологических  исследований, проводимых именно в  условиях взаимодействия геологической  и технической компонент, с учетом требований экономики могут быть выделены следующие структурные  уровни организации геологической  компоненты ГТК:

1) уровень элементарных  составляющих горной породы (обломочных  зерен, элементов карбонатной  породы и т.п.);

2) уровень, на котором  в качестве части системы (отдельного  объекта) выступает произвольное  геологическое тело - образец горной  породы;

3) уровень, на котором  в качестве отдельного объекта  выступает ограниченная часть  прослоя, сложенная породами-коллекторами  или породами-неколлекторами, низко-, средне-или высокопродуктивными коллекторами и т.п.;

4) уровень, на котором  в качестве отдельного объекта  выступает прослой (пласт, горизонт) литологически однотипной породы (песчаника, алевролита, аргиллита,  известняка, доломита и т.п.);

5) уровень, на котором  в качестве отдельного объекта  выступает крупный пласт (горизонт) как резервуар для жидкостей  и газа;

6) уровень, на котором  в качестве отдельного объекта  выступает крупная часть залежи (эксплуатационного объекта) с  особыми условиями залегания  нефти - чисто нефтяная, во-донефтяная, газовая шапка, подгазовая зона, зоны с различным соотношением в плане пластов многопластового горизонта и т.п.;

7) уровень, на котором  в качестве объекта рассматривается  залежь (эксплуатационный объект) в  целом.

Как отмечалось выше, каждый более высокий уровень системы  обретает не присущие нижестоящим уровням  новые свойства, называемые эмерджированными.

Вместе с тем ему  присущи и свойства всех нижележащих  уровней, но уже рассматриваемые  в масштабах этого уровня.

Первому уровню элементарных пород присущи и на нем изучаются  литологическая характеристика, размеры  и форма зерен и микрообломков, их прочность, способность разбухать  или растворяться в воде.

Второй уровень - образец  пород - приобретает такие свойства, как пористость, проницаемость, структура  емкостного пространства коллектора, характер смачиваемости.

На третьем уровне —  на ограниченной части прослоя с  постоянной пористостью и проницаемостью проявляются размеры такой части  по толщине прослоев.

 На четвертом уровне (прослой, литологически однотипный  пласт) эмерджентность проявляется  в таком важнейшем свойстве, как  микронеоднородность коллекторов,  т.е. изменчивость пористости  и проницаемости.

Пятый уровень - крупный пласт, горизонт - приобретает новые важнейшие  свойства: макронеоднородность, т.е. расчлененность по толщине и прерывистость по простиранию, а также толщина  разделов между пластами-коллекторами.

На шестом уровне в крупных  частях залежи проявляются и изучаются  такие свойства как нефтегазоводонасыщенность, особенности залегания нефти  и газа в пластовых условиях, запасы углеводородов и соотношения  в них ценных компонентов. На шестом уровне залежь (эксплуатационный объект) рассматривается как неделимое  целое и характеризуется всеми  свойствами, изученными на шести иерархических  уровнях и представленными в  обобщенном виде. На этом уровне важнейшими эмерджентными свойствами являются характер границ залежи, природный  режим залежи, средние значения всех параметров.

§ 4. РОЛЬ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА  ПРИ ИЗУЧЕНИИ ЗАЛЕЖЕЙ

При системном подходе  залежь нефти и газа представляется в виде системы большой сложности  по числу слагающих ее элементов  и подсистем и числу уровней  и сторон, с которых эту систему  можно и нужно рассматривать. При этом все системы взаимосвязаны, взаимодействуют и сложным образом  влияют на конечные результаты ее функционирования.