Geologiczne, przestrzenne modelowanie złóż węglowodorów — aspekty metodyczne i przykłady zastosowań

Sowiżdżał, K.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Geologiczne, przestrzenne modelowanie złóż węglowodorów — aspekty metodyczne i przykłady zastosowań

Autorzy

Sowiżdżał K.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Geological 3D modeling of hydrocarbon reservoirs — methodological aspects and case studies

Języki publikacji

Abstrakty

Monografia przedstawia problematykę konstrukcji numerycznych, przestrzennych (3D) geologicznych modeli złóż węglowodorów i obszarów prospekcji naftowej oraz ich rolę w procesach poszukiwania, zagospodarowywania i eksploatacji akumulacji ropy naftowej i gazu ziemnego. Analizie poddano metody badawcze stosowane dla odtwarzania przestrzennej zmienności cech fizycznych ośrodka skalnego, właściwości petrofizycznych oraz facjalnych poziomów zbiornikowych i stref akumulacji ropy naftowej i gazu ziemnego. Omówiono główne założenia teoretyczne geostatystycznego modelowania złożowego, zaprezentowano procesy i etapy konstrukcji modeli złożowych oraz na licznych przykładach przedstawiono zróżnicowane warianty metodyczne, a także możliwości modyfikacji i rozbudowy standardowych rozwiązań metodycznych. Główny nacisk położony został na zagadnienia integracji danych otworowych i sejsmicznych oraz optymalizację metod wykorzystania danych sejsmiki 3D (w formie wyników inwersji sejsmicznej, zróżnicowanych atrybutów trasy sejsmicznej oraz wyników ich wielowymiarowych przekształceń), jako parametrów sterujących rozkładami prognozowanych (estymowanych lub symulowanych) właściwości zbiornikowych. Istotny fragment modelowania złożowego, zaakcentowany w niniejszej monografii, odnosi się do kwestii oceny wyników uzyskiwanych za pomocą aplikowanych metod poprzez stosowanie procedur walidacyjnych, umożliwiających wyznaczanie zakresów potencjalnych błędów predykcji oraz prognozę skutków geologiczno-złożowych i ekonomicznych będących efektem niedokładności prognoz parametrów złóż węglowodorów. Dla zobrazowania poszczególnych aspektów omawianych rozwiązań metodycznych posłużono się rzeczywistymi przykładami złóż ropy naftowej, gazu ziemnego oraz obszarów poszukiwawczych w obrębie głównych poziomów zbiornikowych węglowodorów w Polsce. Analiza kilkunastu różnorodnych obiektów geologicznych pozwoliła wskazać czynniki implikujące konieczność sięgania po zróżnicowane warianty metodyczne. W tym kontekście przedstawiono sposoby optymalizacji metodyki badawczej w aspektach celu zadania, dostępności danych i charakteru poziomu zbiornikowego oraz zaproponowano optymalne schematy postępowania i kolejność aplikacji stosownych procedur obliczeniowych dla określonych, typowych uwarunkowań.

The monograph presents the issues related to building numerical, three-dimensional (3D) geological models of hydrocarbon reservoirs and areas of petroleum prospecting as well as their role in the processes associated with exploration, development and production of oil and gas fields. Research methods used for rendering of spatial variability of the physical characteristics of geological formations, petrophysical and facial properties of oil and gas reservoirs rocks have been analyzed. The foremost theoretical foundations of geostatistical reservoir modeling were introduced, followed by the discussion of the processes and stages of reservoir models construction illustrated by numerous examples presenting varied methodological possibilities as well as options to modify and expand the standard methodological solutions. The main emphasis was placed on integration of borehole and seismic data and optimization of the techniques to utilize 3D seismic data (in the form of seismic inversion results, varied attributes of seismic trace, and the results of their multi-dimensional transformations) as a parameters constraining output distributions of reservoir properties being modeled (estimated or simulated). A significant portion of reservoir modeling, accentuated in this monograph refers to the assessment of the results obtained by the unlike methods that were applied, through the use of validation procedures which enable to determine the magnitude of potential prediction errors as well as to forecast overall geological, and subsequently economic uncertainty resulting from inaccuracy of reservoir properties models. To illustrate the various aspects of methodological solutions being discussed real data sets were used, referring to oil and gas reservoirs as well as exploration areas within the foremost hydrocarbon reservoir formations in Poland. Analysis of several different geological objects allowed to identify key factors implying the need to refer to the varied variants of the methodology. In this context, means of research methodology optimization were proposed in relation to: objectives of geological modeling, the availability of data and the characteristics of the reservoir rocks. Finally, exemplary optimized workflows and order of application of appropriate computational procedures applicable to certain typical conditions have been proposed.

Słowa kluczowe

węglowodory modelowanie złóż modelowanie geologiczne modelowanie przestrzenne

hydrocarbon reservoirs modeling geological modelling 3D modelling

Wydawca

Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy

Czasopismo

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

Rocznik

2013

Tom

no. 192

Strony

1--217

Opis fizyczny

Bibliogr. 92 poz., rys., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Sowiżdżał K.

Bibliografia

[1] Afilaka J. O. i in., 2001: Improving the Virtual Reservoir. "Oilfield Review” Spring.
[2] Aszkenazy J., Sowiżdżał K., Stadtmuller M., 2012: Metodyczne aspekty modelowania porowo-szczelinowych złóż węglowodorów. Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna Geopetrol 2012, Zakopane, 17-20.09.2012. Prace Naukowe INiG Nr 182. Kraków.
[3] Bjorlykke K. i in., 2010: Petroleum Geoscience. From Sedimentary Environments to Rock Physics. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg.
[4] Bryant I., Malinverno A. i in., 2002: Understanding Uncertainty. „Oilfield Review” Autumn.
[5] Caamano E. i in., 1994: Integrated Reservoir Interpretation. "Oilfield Review” July.
[6] Caers J., 2005: Petroleum Geostatistics. SPE.
[7] Chiles J. P., Delfiner P., 1999: Geostatistics. Modeling Spatial Uncertainty. John Wiley & Sons.
[8] Corvie P. i in., 1992: Reservoir Characterization Using Expert Knowledge, Data and Statistics. „Oilfield Review” January.
[9] Deutsch C. V., 2002: Geostatistical Reservoir Modeling. Oxford University Press.
[10] Deutsch C. V., Journel A. G.,1998: GSLIB Geostatistical Software Library and User’s Guide. Second Edition.
[11] Doyen P. M.,1988: Porosity from seismic data: A geostatistical approach. ,,Geophysics”, vol. 53, no. 10, October.
[12] Doyen P. M., 2007: Seismic Reservoir Characterization. An Earth Modeling Perspective. EAGE Publications.
[13] Dubrule O., 2003: Geostatistics for seismic Data Integration in Earth Models - 2003 Distinguished Instructor Short Course. SEG, EAGE.
[14] Grana D., Dvorkin J., 2011: The link between seismic inversion, rock physics and geostatistical simulations in seismic reservoir characterization studies. ,,The Leading Edg”, January.
[15] Gringarten E., 2002: Uncertainty Assessment in 3D Reservoir Modeling: an Integrated Approach. Earth Decision Sciences.
[16] Hampson D. P. i in., 2001: Use of multiattribute transforms to predict log properties from seismic data. „Geophysics” vol. 66, no. 1.
[17] Hantschel T., Kauerauf A. I., 2009: Fundamentals of Basin and Petroleum Systems Modeling. Springer.
[18] Isaaks E. H., Srivastava R. M.,1989: An Introduction to Applied Geostatistics. Oxford University Press.
[19] Jaworowski K., Mikołajewski Z., 2007: Oil- and gas-bearing sediments of the Main Dolomite (Ca2) in the Międzychód region: a depositional model and the problem of the boundary between the second and third depositional sequences in the Polish Zechstein Basin. ,,Przegląd Geologiczny” vol. 55, str. 1017-1024.
[20] Jędrzejowska-Tyczkowska H., 2003: Sejsmicznie konsystentne estymatory złoża węglowodorów. Prace INiG Nr 123, Kraków.
[21] Jędrzejowska-Tyczkowska H., Bartoń R., Leginowicz A., 2006: Integrated studies of the fractures induced anisotropy of Devonian carbonates in the south eastern Poland. 12th International Workshop on Seismic Atributes - Beijing 22-27 October 2006.
[22] Jędrzejowska-Tyczkowska H., Bartoń R., Żukowska K., 2006: Meta-atrybuty sejsmiczne - koncepcja i zastosowania praktyczne. Międzynarodowa Konferencja Naukowo- -Techniczna Geopetrol 2006, Zakopane, 18-21.09.2006, Prace INiG Nr 137, Kraków.
[23] Jędrzejowska-Tyczkowska H., Davis T. L., 2012: Wanted and unwanted effects of surface seismic data resolution improvements. „First Break” vol. 30, September.
[24] Jędrzejowska-Tyczkowska H., Malaga M., Wolnowski T., Żuławiński K., 2000: Sejsmicznie konsystentne estymatory złoża węglowodorów. Projekt nr 9T12A031114. INiG, Kraków.
[25] Jędrzejowska-Tyczkowska H., Misiarz P., Żukowska K., Żuławiński K., Bartoń R., Leginowicz A., Irlik I., 2005: Analiza efektywności zróżnicowanych zbiornikowych atrybutów sejsmicznych typu przestrzennego w procesie tworzenia geostatystycznych modeli zlóż w kolektorach węglanowych. Dokumentacja INiG (praca niepublikowana). Kraków.
[26] Jędrzejowska-Tyczkowska H., Żukowska K., Irlik I., 2012: Sposób zwiększenia dokładności i głębokości rozpoznania ośrodka geologicznego na drodze modyfikacji charakterystyki spektralnej rejestrowanych drgań sejsmicznych. Zgłoszenie patentowe nr 394446.
[27] Karnkowski P., 1993a: Złoża gazu ziemnego i ropy naftowej w Polsce. Karpaty i zapadlisko przedkarpackie. Kraków
[28] Karnkowski P., 1993b: Złoża gazu ziemnego i ropy naftowej w Polsce. Niż Polski. Kraków
[29] Kiersnowski H., Buniak A., Kuberska M., Srokowska-Okońska A., 2010: Występowanie gazu ziemnego zamkniętego w piaskowcach czerwonego spągowca Polski. ,,Przegląd Geologiczny” vol. 58, nr 4.
[30] Kokesz Z., 2010: Sporządzanie map izoliniowych procedurą krigingu zwyczajnego - korzyści i ograniczenia. Zeszyty Naukowe IGSMiE, PAN, nr 79.
[31] Krige D. G., 1951: A statistical approach to some basic mine valuation problems on the Witwaterland. „Journal of the Chemical, Metallurgical and Mining Society of South Africa", vol. 52.
[32] Leśniak G., Sowiżdżał K., Stadtmuller M., Such P., Włodarczyk M., Darłak B., 2009: Wykonanie cyfrowego modelu geologicznego złoża Brońsko wraz z badaniami uzupełniającymi z odwiertu Kokorzyn-2. Dokumentacja INiG (praca niepublikowana), Kraków.
[33] Leśniak G., Sowiżdżał K., Włodarczyk M., Darłak B., Such P., Stadtmuller M., Ziemianin K., Kyś M., 2010a: Ocena właściwości zbiornikowych utworów czerwonego spągowca w rejonie Pniewy-Rokietnica-Golęczewo-Pławce. Dokumentacja INiG (praca niepublikowana), Kraków.
[34] Leśniak G., Sowiżdżał K., Włodarczyk M., Darłak B., Such P., Stadtmuller M., Ziemianin K., Kyś M., 2010b: Diageneza i rozwój facjalny utworów czerwonego spągowca w rejonie Czarna Wieś-Parzęczewo. Dokumentacja INiG (praca niepublikowana), Kraków.
[35] Leśniak G., Such P., Słota-Valim M., Matyasik I., Słoczyński T., Stadtmuller M., 2011: Możliwość występowania złóż w utworach paleozoiku (karbon, dewon) na Pomorzu Zachodnim. Dokumentacja INiG (praca niepublikowana), Kraków.
[36] Lia O., Omre H. i in.,1997: Uncertainty in reservoir production forecasts. AAPG Bull., vol. 81, no. 5.
[37] Lubaś J., Sowiżdżał K., Stadtmuller M., Szuflita S., 2010: Możliwości wspomagania wydobycia ropy naftowej i geologicznego składowania COZ na złożu Nosówka. Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna Geopetrol 2010, Zakopane, 20-23.09.2010. Prace INiG Nr 170, Kraków.
[38] Łętkowski P., Szott W., 2012: Możliwość wspomagania wydobycia ropy ze złoża Nosówka poprzez zatłaczanie COZ do złoża. Biuletyn PIG nr 448, s. 107-116.
[39] Matyasik I., Słoczyński T., Sowiżdżał K., Stadtmuller M., Madej K., Słyś M., 2010: Możliwości generowania i akumulacji węglowodorów w utworach paleozoicznych na obszarze pomiędzy Mielcem, Dębicą a Rzeszowem. III Konferencja Naukowo-Techniczna „Ropa i gaz - złoża konwencjonalne i niekonwencjonalne” Czarna k. Ustrzyk Dolnych, 11-14.04.2010.
[40] Malaga M., Solarski T., Wolnowski T., 2006: Modelowanie geostatystyczne dolomitu głównego w rejonie Międzychód-Sieraków. Prace INiG Nr 137, Kraków
[41] Matheron G., 1963: Traite de Geostatistique Appliquee. „Memoires de Bureau de Recherches Geologiques at Minieres ; vol. 14: Editions Technip, Paris, 1962-1963.
[42] Matheron G., 1971: The Theory of Regionalized Variables and its Applications: Les Cahiers du Centre de Morphologie Mathematique de Fontainebleau, nr 5, Ecole Nationale Superieure' des Mines de Paris.
[43] Michelena R., Gringarten E., 2009: An introduction to this special section: Reservoir modeling constrained by seismic. „The Leading Edge” December.
[44] Michelena R. J. i in., 2009: Constraining 3D facies modeling by seismic-derived facies probabilities: Example from tight-gas Jonah Field. ,,The Leading Edge” December.
[45] Michelena R. J. i in., 2011: Facies probabilities from multidimensional crossplots of seismic attributes: Application to tightgas Mamm Creek Field, Piceance Basin, Colorado. ,,The Leading Edge” January.
[46] Mucha J., 1994: Metody geostatystyczne w dokumentowaniu złóż. Kraków.
[47] Nair K. N., Kolbjornsen O., Skorstad A., 2012: Seismic inversion and its applications in reservoir characterization. ,,First Break” vol. 30, March.
[48] Namysłowska-Wilczyńska B., 2006: Geostatystyka. Teoria i zastosowania. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.
[49] Osorio Peralta V., 2009: Water Saturation modeling using the improved Kriging algorithm in Petrel 2009.1. Petrel Corner, February.
[50] Remy N., Boucher A., Wu J., 2009: Applied Geostatistics with SGeMS. A user’s guide. Cambridge University Press.
[51] Robinson A., Griffiths P., Price S., Herge J., Muggeridge A., 2008: The Future of Geological Modelling in Hydrocarbon Development. The Geological Society Special Publications, no. 309, London.
[52] Ruckheim J. i in., 2006: Technical and Economic Challenge of Mature Gas Fields: The giant Altmark Field, Germany. „Journal of Petroleum Technology”, January.
[53] Sayers C., Chopra A., 2009: Introduction to this special section - Rock physics. ,,The Leading Edge”, January.
[54] Schulke J. S. i in., 2005: Trolume-Based Rock Property Predictions and Quantifying Uncertainty. SEG/Houston 2005 Annual Meeting.
[55] Singh Sunil K. i in., 2008: Mapping fracture corridors in naturally fractured reservoirs: an example from Middle East carbonates. „First Break” vol. 26, May.
[56] Słoczyński T., Bieleń W., Leśniak G., Matyasik I., Sowiżdżał K., Stadtmuller M., Such P., Zapała M., Skalski L., 2009: Możliwości generowania i akumulacji węglowodorów w paleozoicznych utworach podłoża miocenu na obszarze pomiędzy Mielcem a Rzeszowem ze szczególnym uwzględnieniem form erozyjnych. Dokumentacja INiG (praca niepublikowana), Kraków
[57] Słoczyński T., Sowiżdżał K., Stadtmuller M., Leśniak G., Matyasik I., Zapała M., 2010: Bilans węglowodorowy utworów miocenu zapadliska przedkarpackiego dla oszacowania potencjalnych zasobów pozostałych do odkrycia (od granicy państwa do Tarnowa). Dokumentacja INiG (praca niepublikowana), Kraków
[58] Słowakiewicz M., Mikołajewski Z., 2009: Sequence stratigraphy of the Upper Permian Zechstein Main Dolomite carbonates in Western Poland: a new approach. Jour. Petrol. Geology, vol. 32, s. 215-234.
[59] Smith Lindsay I., 2002: A tutorial on Principal Component Analysis, http://www.cs.otago.ac.nz/cosc453/student_tutorials/principal_components.pdf, dostęp: czerwiec 2012.
[60] Sokołowski A., 2011a: Analizy wielowymiarowe. Materiały kursowe, StatSoft Polska. Kraków, 3-4.02.2011.
[61] Sokołowski A., 2011b: Wybrane metody analiz wielowymiarowych. Materiały kursowe Statsoft Polska, Kraków.
[62] Souche L. i in., 2012: A dual representation of multiscale fracture network modelling: application to a giant UAE carbonate field. „First Break”, May.
[63] Sowiżdżał K., 2009: Analiza niepewności wyników obliczeń zasobów złóż węglowodorów metodą objętościową, w oparciu o statyczny, przestrzenny model złoża. „Nafta-Gaz”; nr 12.
[64] Sowiżdżał K., 2010: Metodyka walidacji wyników modelowania złożowego. Dokumentacja INiG (praca niepublikowana), Kraków, 2010.
[65] Sowiżdżał K., 2012a: Geostatystyczne, facjalne i parametryczne modelowanie 3D w odniesieniu do niekonwencjonalnych złóż gazu ziemnego [w:] Rzeczpospolita łupkowa. Studium wiedzy o gazie z formacji łupkowych. Prace Naukowe INiG Nr 183.
[66] Sowiżdżał K., 2012b: Metoda walidacji przestrzennego, statycznego modelu złoża węglowodorów. Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna Geopetrol 2012, Zakopane, 17-20.09.2012. Prace Naukowe INiG Nr 182, Kraków
[67] Sowiżdżał K., Słoczyński T., Stadtmuller M., 2012: Dynamiczne, przestrzenne (4D) modelowanie systemów naftowych jako narzędzie prospekcji naftowej i oceny zasobów konwencjonalnych i niekonwencjonalnych [w:] Rzeczpospolita łupkowa. Studium wiedzy o gazie z formacji łupkowych. Prace Naukowe INiG Nr 183.
[68] Sowiżdżał K., Stadtmuller M., 2010a: Metodyka konstrukcji przestrzennych modeli szczelinowatości poziomów zbiornikowych. „Nafta-Gaz”, nr 3.
[69] Sowiżdżał K., Stadtmuller M., 2010b: Statyczny model złoża jako przestrzeń integracji danych geologiczno-geofizycznych. Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna Geopetro12010, Zakopane, 20-23.09.2010. Prace INiG Nr 170, Kraków.
[70] Sowiżdżał K., Stadtmuller M., Leśniak G., 2009: Petrofizyczno facjalny model 3D złoża Paproć. Dokumentacja INiG (praca niepublikowana), Kraków.
[71] Sowiżdżał K., Stadtmuller M., Leśniak G., Darłak B., 2009: Modele geologiczne utworów miocenu i jury w rejonie Łękawica-Chotowa wraz z oceną perspektywiczności. Dokumentacja INiG (praca niepublikowana), Kraków.
[72] Sowiżdżał K., Stadtmuller M., Leśniak G., Such P., Ziemianin K., 2011: Konstrukcja przestrzennego, statycznego modelu obszaru złożowego LMG. Dokumentacja INiG (praca niepublikowana), Kraków
[73] Stright L. i in., 2009: Revisiting the use of seismic attributes as soft data for subseismic facies prediction: Proportions versus probabilities. ,,The Leading Edge”, December.
[74] Such P., 2000: Studium badań przestrzeni porowej skał dla potrzeb geologii naftowej. Prace Instytutu Górnictwa Naftowego i Gazownictwa, Kraków.
[75] Such P., Leśniak G., Darłak B., Włodarczyk M., Kyś M., 2002: Analiza systemu trans- portu płynów złożowych przez skały zbiornikowe złóż Brońsko, Wielichowo, Ruchocice. Dokumentacja INiG (praca niepublikowana), Kraków.
[76] Such P., Leśniak G., Słota M., 2010: Ilościowa charakterystyka porowatości i przepuszczalności utworów czerwonego spągowca potencjalnie zawierających gaz zamknięty. „Przegląd Geologiczny”, vol. 58, nr 4.
[77] Szott W., 2005: Symulacje złożowe - ich rola i znaczenie w nowoczesnym, zintegrowanym zarządzaniu złożami naftowymi. Referat wygłoszony 20.01.2005 z okazji 60-lecia Instytutu Nafty i Gazu. „Nafta-Gaz”, nr 5.
[78] Szott W., 2010: Zastosowanie symulacji komputerowych do modelowania pracy pod- ziemnych magazynów gazu w Polsce. „Nafta-Gaz”, nr 5.
[79] Szott W., Sowiżdżał K., Stadtmuller M., 2010: Rozpoznanie formacji i struktur do bezpiecznego geologicznego składowania CO2 wraz z programem ich monitorowania. Zadanie 1.1.15 - Opracowanie szczegółowych statycznych modeli ośrodka geologicznego składowisk. Dokumentacja INiG (praca niepublikowana), Kraków.
[80] Tadeusiewicz R., 1993: Sieci neuronowe. Akademicka Oficyna Wydawnicza, Warszawa.
[81] Tuttle C. i in., 2009: A seismically constrained reservoir modeling workflow: Case study. ,,The Leading Edge”, December.
[82] Wagner R., Dyjaczyński K., Papiernik B., Peryt T. M., Protas A., 2000: Mapa paleogeograficzna dolomitu głównego (Ca2) w Polsce [w:] Kotarba M. J. (red.): Bilans i potencjał węglowodorowy dolomitu głównego basenu permskiego Polski. Archiwum WGGiOŚ, AGH, Kraków.
[83] Wygrala B., 2011: Unconventional gas exploration and petroleum systems modeling. Polish Shale Gas Forum, Warsaw 27th of January 2011.
[84] Xu W., Tran T. T., Srivastava R. M., Journel A. G., 1992: Integrating seismic data in reservoir modeling: the collocated cokriging alternative. SPE 24742.
[85] Zakrevsky K. E., 2011: Geological 3D Modelling. EAGE Publications.
Inne wykorzystywane materiały
[86] Advanced Property Modeling Course, 2009, Schlumberger.
[87] Fracture modeling course, 2009, Schlumberger.
[88] http://geoportal.pgi.govpl/portal/page/portal/cbdg/dane/geofizyka, dostęp: czerwiec 2012.
[89] Opracowanie badań sejsmicznych 3D. Temat: Międzychód—Sieraków 3D. Reprocessing i reinterpretacja, 2009, Geofizyka Toruń.
[90] Principal Component Analysis (PCA) [symbol] Petrel, 2010, Schlumberger.
[91] Property Modeling Course, 2007, Schlumberger.
[92] Process Manager and Uncertainty Analysis Course, 2007, Schlumberger.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-2e5cc928-96e9-4698-9165-f7a2c5d9771b