Цифровізація в геології -  не модний тренд, а необхідна умова розвитку нафтогазовидобутку

Цифровізація в геології - не модний тренд, а необхідна умова розвитку нафтогазовидобутку

«Цифровізація в геології - не модний тренд, а необхідна умова успішного розвитку нафтогазовидобувного підприємства» - так вважають у Науково-дослідному і проєктному інституті (НДПІ) ПАТ «Укрнафти».

Директор НДПІ - Андій Пошивак, з цього приводу, відзначає:

«Більшість відкритих нафтових і газових родовищ України знаходяться на стадії видобутку що спадає. В таких умовах для нафтогазовидобувних підприємств вкрай важливим завданням є утримання чи підвищення рівня рентабельності їх активів.

ПАТ «Укрнафта» володіє значним ресурсним потенціалом, проте «кращі часи» більшості наших родовищ вже позаду, поклади характеризуються суттєвим рівнем виснаженості. Нарощення видобутку нафти й газу в умовах обмеженого доступу до нових ресурсів, спонукає шукати шляхи підвищення ефективності використання наявних.

Ключем до успішної реалізації кейсів із підвищення видобутку є комплексне використання інструментів аналізу, моделювання та оцінки ресурсів з урахуванням наявних невизначеностей.

Побудова цифрових геолого-технологічних моделей родовищ є неодмінним атрибутом сучасного процесу оцінки активів та відповідає кращим світовим практикам, які довели свою ефективність. Використання такого підходу дозволяє максимально розкрити потенціал родовищ, спланувати оптимальні сценарії розробки, об’єктивно оцінити й мінімізувати рівень геолого-технічних та фінансових ризиків потенційних інвестицій.

Формування комплексних стратегій розвитку родовищ нашої Компанії з метою розкриття їх потенціалу - пріоритетне завдання для НДПІ.

Кросфункціоанальний підхід, високий рівень технічної експертизи та багаторічний досвід фахівців інституту разом з використанням сучасного програмного забезпечення та лабораторного устаткування дає змогу ухвалювати ефективні технічні, геологічні та інвестиційні рішення.

Ми вже впроваджуємо ці підходи й отримуємо значний практичний ефект від використання 3D-моделювання у вигляді успішної реалізації проєктів по збільшенню видобутку нафти й газу (буріння свердловин, оптимізацій систем розробки, інтенсифікацій та ін.).

Зараз основний фокус приділяємо нашим найбільш перспективним родовищам, що володіють значним видобувним потенціалом. На сьогодні 12 родовищ охоплені цифровим моделюванням, для більшості з них створено постійно-діючі 3-D моделі»

В процесі дослідження геологічних об’єктів інформація накопичується протягом дуже тривалого періоду їх вивчення. Зрештою масив накопичених даних стає настільки об’ємним, що для його повноцінного аналізу потрібно виконати величезний обсяг аналітичної роботи. Єдиним ефективним методом розв’язання цієї задачі є використання цифрових геологічних та гідродинамічних моделей, як інструмент дослідження геологічної будови родовищ. Цифрові моделі дозволяють не лише об’єднати в собі всі наявні дані, а і врахувати їх взаємний вплив на загальне уявлення про геологічну будову та ті процеси, які відбуваються під час розробки покладів.

Геологічна наука та нафтовидобувна галузь на ряду з іншими напрямками всіх галузей, останні декілька років набирає чималих обертів в цифровізації даних. Світовій тенденції переходу багатьох сервісів в онлайн форму значною мірою посприяла пандемія, і підприємства «Укрнафти» в цьому плані не виключення. Завдяки тому, що в компанії активне впровадження цифрових технологій в процес геологічного вивчення родовищ розпочалося ще у 2000р вона вже була підготовлена до розвитку в цьому напрямку. Тоді, компанією вперше в Україні був закуплений програмний комплекс геологічного та гідродинамічного моделювання родовищ світового лідера нафтогазового сервісу - Schlumberger.

Застосування програмного комплексу дозволило започаткувати виконання повного технологічного циклу вивчення нафтогазових об’єктів компанії на основі цифрових технологій: від поглибленої переобробки й переінтерпретації сейсмічних та промислово-геофізичних даних, до гідродинамічного моделювання процесів розробки родовищ. Використання якісно нового рівня геологічного та гідродинамічного моделювання дозволило підвищити ефективність проведення робіт з геологічного вивчення об’єктів. Особливо це важливо при плануванні та реалізації складних та високотехнологічних проєктів, таких як використання горизонтальних свердловин для розробки нафтогазових покладів.

В таких проєктах потрібне комплексне врахування багатьох даних та висока точність побудов і прогнозів при плануванні, а при реалізації потрібний швидкий аналіз отриманих даних для прийняття вірних рішень. При цьому, навіть невелика помилка може поставити під загрозу успішність виконання всього проєкту. Результати реалізації цілого ряду подібних проєктів з використанням цифрового геологічного моделювання показали, що цей шлях є ефективним методом підвищення видобутку нафти з об’єктів, де іншими методами досягти значного ефекту не вдавалось. Зокрема реалізація в компанії восьми проєктів з 2006р дозволила додатково видобути понад мільйон тонн нафти. Але найбільш важливим є те, що фахівці компанії здобули досвід та напрацювали цілий ряд методичних підходів ефективного і практичного використання цифрового геологічного моделювання, у той час коли була розповсюджена думка, що таке моделювання є красивою, дорогою, але мало корисною річчю.

Офіс київської частини підрозділу геологічного та гідродинамічного моделювання

Поштовхом до активізації розвитку використання цифрового геологічного моделювання в НДПІ та в цілому в «Укрнафті» стало оновлення наявного та придбання нового програмного забезпечення геологічного та гідродинамічного моделювання у 2018р тієї ж компанії-виробника - Schlumberger.

Для розвитку напрямку моделювання в інституті було створено Управління геології та розробки родовищ (УГРР), куди увійшли фахівці з різних профілів цифрового геологічного моделювання, а це сейсмічний, петрофізичний, геологічний, гідродинамічний та економічний напрямки. Загалом управління складається з 28 фахівців, які мають передовий досвід по кожному з направлень та працюють в тісній співпраці між собою для пошуку оптимально правильних рішень.

 

Структура УГРР

Створення цифрових моделей в управлінні виведено на рівень комплексного моделювання родовища як цілісного об’єкта. Взаємодія з іншими підрозділами інституту при цьому дозволяє виконувати моделювання з врахуванням технологій видобутку та підготовки і транспортування продукції на родовищі. Такий підхід реалізовано, виходячи із завдань, які поставлено перед управлінням, а основне з них - це розроблення довгострокових стратегічних планів підвищення вилучення вуглеводнів на основі цифрових моделей родовищ. Тобто вже під час створення таких моделей фахівці управління шукають оптимальні шляхи розвитку родовищ та підвищення їх видобувного потенціалу. Створені моделі дозволяють розробити довгострокові плани реалізації капіталомістких проєктів з урахуванням «вузьких місць» на конкретному родовищі за декількома сценаріями та вибрати найкращий з точки зору економічної ефективності, поточних умов реалізації та пріоритетів компанії.

Яскравим прикладом реалізації такого підходу є розроблення довгострокової стратегії по Микуличинському родовищу, де для підвищення ефективності вилучення вуглеводнів потрібно вирішити ряд комплексних питань, які пов’язані з технологією видобутку та транспортування продукції. Розроблена в управлінні стратегія показує шляхи підвищення добового видобутку вуглеводнів на родовищі втричі. Крім того, розбиття проєкту на етапи виконання та формування невеликих інвестиційних проєктів дозволяє зробити реалізацію всього проєкту більш контрольованою, з можливістю на кожному з етапів приймати рішення про необхідність внесення змін в подальші роботи.

 

Гідродинамічна модель Микуличинського родовища

Микуличинське родовище стало прикладом ще одного ефекту від такого цілісного підходу до цифрового моделювання родовища – виявлення в його будові шляхом комплексного аналізу всіх даних в одному цифровому об’єкті тих особливостей будови, які не були відомі раніше, але які були потім підтверджені додатковими дослідженнями. Аналіз неузгодженості фактичних даних видобутку з результатами гідродинамічного моделювання, петрофізичних характеристик пластів за даними ГДС, структурно-тектонічної будови родовища та закономірностей розповсюдження колекторів дозволили спрогнозувати наявність газової шапки в нафтовому покладі, в якому раніше вона не виділялась та запобігти втрати пластової енергії шляхом передчасного її вироблення через негерметичність в обсадній колоні однієї з експлуатаційних свердловин. Наявність цієї негерметичності було спрогнозовано суто аналітичним шляхом під час побудови цифрової моделі та потім підтверджено спеціальними дослідженнями у свердловині.

Один з довгострокових сценаріїв розвитку Микуличинського родовища з його економічним аналізом

Цей приклад показує потужні можливості цифрового моделювання, які можна розкрити лише при ретельному та кропіткому його виконанні, особливо у випадках, коли одні дані суперечать іншим. Пошук та виявлення причин таких суперечностей і є одним із завдань цифрового геологічного моделювання, вирішення якого дозволяє приймати якісно нові рішення.

Використовуючи подібний підхід в управлінні вже створено цілісні моделі по семи пріоритетних родовищах та продовжується робота ще по п’яти. В планах створити моделі спочатку по всіх найбільш перспективних геологічних об’єктах компанії, а потім і по всіх наявних родовищах.

Особлива увага при обранні перспективних об’єктів приділяється родовищам, на яких є потенціал як значного зростання видобутку вуглеводнів, так і нарощування ресурсної бази.

Одним з таких є Верхньомасловецьке нафтове родовище Прикарпатського нафтоносного регіону, яке поєднує в собі складну геологічну будову та складні поверхневі умови з перспективністю значного нарощення видобутку та виявлення нових продуктивних горизонтів та покладів. Розбурювання цього родовища з використанням цифрової моделі розпочато ще з 2014р, коли на основі цифрового моделювання на ньому було пробурено горизонтальну свердловину №100. Її початковий дебіт у два рази перевищив дебіт найбільш продуктивної свердловини на родовищі і показав хороші перспективи використання горизонтальних свердловин на родовищах Прикарпаття не дивлячись на складні геологічні умови.

З того часу цифрова модель Верхньомасловецького родовища постійно вдосконалюється та розширюється. Оскільки згідно з нашим підходом цифрова модель не є «зацементованим» та прийнятим «раз і на завжди» образом родовища, а є «живим» об’єктом, який дозволяє перевіряти різні припущення та розраховувати відповідні сценарії, які динамічно змінюються в залежності від накопичення нової інформації про родовище, та зміни різноманітних зовнішніх факторів.

Зараз в УГРР створена цілісна цифрова геологічна та гідродинамічні моделі Верхньомасловецького родовища по всіх структурно-тектонічних елементах та продуктивних горизонтах на площі понад 50 кв км. При цьому для створення моделі фахівцями управління проаналізовано наявні дані як регіональних досліджень, так і дані про геологічну будову сусідніх з родовищем площ. За результатами цифрового моделювання на родовищі виділено новий перспективний для пошуку покладів вуглеводнів стратиграфічний комплекс. Також продовжує реалізуватись програма розбурювання родовища похилими та горизонтальними свердловинами, яка постійно вдосконалюється.

Цифрова модель Верхньомасловецького родовища

Останнім з результатів реалізації цієї програми є завершення в кінці 2021р буріння похилої свердловини 103, яка була введена в експлуатацію з найвищим для похилих свердловин початковим дебітом нафти на родовищі. ЇЇ фактичний початковий дебіт нафти склав 29 т/д, що повністю підтвердило проєктні показники. Цифрова модель активно використовувалась під час проєктування та моніторингу буріння цієї свердловини. Зокрема фахівцями управління було побудовано прогнозний розріз свердловини, який при моніторингу буріння свердловини зіставлявся з фактичним.

Оскільки для цифрового моделювання найбільш чутливими є повнота даних та наявність результатів якісних досліджень, фахівцями інституту були ініційовані новітні дослідження у свердловині 103, які були виконані під час її буріння. Такі дослідження ще не проводились на об’єктах компанії й дозволили отримати додаткові дані по геологічній будові родовища та енергетичному стану його покладів. Зокрема було проведено сучасними приладами компанії Weatherford багаторазове випробування на кабелі з отримання градієнту тиску по розрізу та поточкових даних про гідродинамічні характеристики порід.

Також вперше в компанії було проведено відбір керну з використанням одноразових файбергласових та алюмінієвих керноприймальних труб, що дозволило ізолювати керн для транспортування не витягуючи його з керноприйльмальної труби. Такий відбір дозволяє якісно зберегти керновий матеріал для проведення повноцінних лабораторних досліджень, що особливо важливо в умовах слабо зцементованих пісковиків Верхньомасловецького родовища. Серед досліджень керну передбачені як стандартний комплекс, так і спеціальні дослідження, які на родовищі раніше не проводились взагалі. Такі дослідження важливі для вірного відтворення розподілу початкового нафтонасичення, моделювання процесу витіснення нафти з пласта, визначення поточного розподілу нафтонасичення та виділення зон із залишковими запасами нафти. Тож в майбутньому, такі дослідження планується зробити стандартом для свердловин компанії.

Підбиваючи підсумок, в НДПІ зазначають, що в сучасних умовах альтернативи цифровому геологічному моделюванню немає. Є лише питання яким чином цей надскладний та ресурсомісткий інструмент використовувати найефективніше. І якщо ви зможете це зробити – він відкриє вам нові, небачені до цього, можливості. Управління геологічного та гідродинамічного моделювання НДПІ вже стало на цей шлях і активно рухається по ньому.

 

Довідка ExPro

Науково-дослідний та проектний інститут НДПІ створений у 2005р на базі Центральної науково-дослідної лабораторія (ЦНДЛ) яка була заснована в м Бориславі (з 1945р), а згодом переведена до м Івано-Франківськ (1960р). НДПІ підпорядковується ПАТ «Укрнафта».

На початку створення підприємства, тут працювали над розроблення прогресивних науково-технічних рішень для підвищення рівня виробничої діяльності підприємств нафтогазодобувної галузі України. Потім воно стало охоплювати значно ширше коло сфер діяльності від пошуку і розвідки нафтових, газових і газоконденсатних родовищ, проектування розробки родовищ, будівництва свердловин та облаштування родовищ, технологічного забезпечення процесів нафтогазодобування, розроблення та реалізації інноваційних технологій буріння, кріплення свердловин, видобування вуглеводнів до здійснення авторського нагляду за їх впровадженням у виробництво та екологічного моніторингу.

В ході трансформації компанії (2016-2020рр) значну частину функцій інституту разом з підрозділами передано іншим структурним підрозділам Апарату управління (АУ) та Управління нафтопромислових сервісів (УНПС).

Сьогодні НДПІ складається з чотирьох управлінь:

  •  Управління геології та розробки родовищ;
  •  Управління видобутку нафти й газу;
  •  Управління підготовки нафти й газу;
  •  Управління збору й обробки даних.

Окрім інженерного потенціалу на базі інституту існує потужна лабораторна база, яка займається широким спектром досліджень пов’язаних з геологічним вивченням порід, фізико-хімічних властивостей різного роду вуглеводнів, флюїдів та промислових хімреагентів. Загальна чисельність працівників становить 112 осіб.

Основна діяльність інституту зосереджена в наступних напрямках:

  • Створення та підтримка цифрових геологічних та фільтраційних моделей родовищ
  • Формування комплексних стратегій розробки родовищ (поклад-свердловина-наземна інфраструктура)
  • Створення цифрових інфраструктурних моделей систем видобутку нафти й газу їх збору та транспортування
  • Розробка та супровід технологічних процесів і технологій видобутку, підготовки, транспортування та переробки
  • Формування корпоративної геолого-промислової бази даних