Математическое моделирование нефти и газа

ВВЕДЕНИЕ

     Математические  методы использовались на заре развития геологической науки, а к настоящему времени число публикаций в этой области достигает десятков тысяч. Особенно широко они применяются в геологических задачах в последние годы, в эпоху научно-технической революции, знаменующейся разработкой и широким внедрением количественных методов и ЭВМ практически во все сферы народного хозяйства.

     Объектами геологических исследований могут  быть металлогенетические провинции, рудные районы, узлы и поля, месторождения, зоны оруднения, тела, рудные столбы, минеральные  агрегаты, зерна минералов, породы, окаменелости, процессы осадконакопления, стадийность магматизма и многое другое. Математические методы изучения имеют дело не с материальными  объектами и явлениями, а с  совокупностями значений оцениваемых  признаков, которыми эти объекты  и явления обладают. Чтобы не допустить  грубых ошибочных заключений, получаемых на их основе, необходимо избегать использования  таких совокупностей в отрыве от реальной природы изучаемого.

     Применение  математических методов для решения  геологических задач неоспоримо свидетельствуют о высокой геологической  информативности количественных оценок тех факторов, для которых традиционными  были лишь качественные суждения. 
 
 
 
 
 

     1.МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЕГО ЦЕЛИ ПРИ ПОИСКОВО-РАЗВЕДОЧНОМ ПРОЦЕССЕ

     Математическое  моделирование – это разновидность  мысленного моделирования залежей. Применение линейной интерполяции, других функций различной сложности, вероятно-статистических методов означает применение математического  моделирования. Превращение математической структуры в модель геологического явления или процесса происходит тогда, когда элементам этой структуры (абстрактным математическим объектам) дается геологическое истолкование, когда устанавливается соответствие между элементами математической структуры  и экспериментально установленным  свойствам залежи.

     С помощью математического моделирования  можно решать множество геологических  задач:

• оценка средних значений измеряемых признаков;
• характеристика их изменчивости;
• математическое описание установленных корреляционных зависимостей;
• установление закономерной и случайной составляющих изменчивости изучаемых параметров на линии, площади, в объеме;
• построение карт комплексных показателей перспективности оцениваемых территорий на конкретные виды полезных ископаемых;
• оценка прогнозных ресурсов изучаемых площадей;
• выбор сети наблюдений, оптимальных кондиций для разведуемых месторождений, систем вскрытия и обработки промышленных объектов;
• подсчет запасов на основе методов пространственно-статистического анализа;
• моделирование геологических явлений с целью познания процессов осадконакопления.

     Моделирование с целью познания процессов и явлений применяется при изучении систем, не поддающихся экспериментальным исследованиям и строгому описанию одновременно действующих многочисленных факторов. Модель обеспечивает лишь приближенное представление о возможном протекании описываемого геологического процесса. Модель никогда не выводит законы, а лишь предполагает и обосновывает возможные варианты.

     С появлением вычислительной техники  моделирование стало одним из важнейших методов научного познания. Моделирование позволяет предсказать ситуацию, имитировать особенности функционирования системы, уменьшает в потребности в сложном оборудовании и сложных лабораторных испытаниях, сократить сроки в тысячи раз. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2.ПРОМЫШЛЕННАЯ ОЦЕНКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА

     Количественные  оценки роли нефти и газа, осуществленные разными исследователями, существенно  различаются, что свидетельствует, с одной стороны, о существовании  неопределенности при оценке многих подсчетных параметров и, с другой –  о совершенстве существующих методов  подсчета различных категорий.

     Запасы  нефти, газ, конденсата и содержащихся в них компонентов, имеющих промышленное значение, по степени изученности  подразделяются на категории А,В  и С₁ и предварительно оцененные – категория С₂.

     Ресурсы нефти и газа по степени их обоснованности подразделяются на перспективные –  категория С₃ и прогнозные – категории Д₁ и Д₂.

     Запасы  и перспективные ресурсы нефти  и газа подсчитываются и учитываются  в Государственном балансе запасов  полезных ископаемых России по результатам  геологоразведочных работ и разработке месторождений.

     Промышленное  значение месторождений зависит  от технических возможностей и целесообразности добычи и переработки полезного  ископаемого, заключенного в пределах месторождения.

     Каждая  стадия разведки месторождения или  его части завершается промышленной оценкой объекта разведки. От надежности исходных данных зависит количество производимой оценки. На ранних стадиях  в результате поисково-оценочных  работ и при проведении предварительной  разведки дается ориентировочная оценка возможного промышленного значения месторождения. Такие оценки называют перспективными или геолого-экономическими.

     Промышленные  оценки месторождений полезных ископаемых могут быть подразделены на две группы:

• предварительные промышленные оценки, осуществляемые в процессе разведки месторождения, преимущественно в последний период разведочных работ предварительной стадии или при детальной разведке до ее завершения;
• проектные промышленные оценки, которые выполняются по окончании разведки, предшествующей отработке месторождения, и являются основанием проектирования добычи и переработки полезного ископаемого.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3.ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПОИСКОВО-РАЗВЕДОЧНОГО ПРОЦЕССА

     Геологоразведочный  процесс является совокупностью  взаимосвязанных и применяемых  работ и научных исследований, которые должны обеспечить открытие, геолого-экономическую оценку и  подготовку к разработке полезного  ископаемого. В процессе геологоразведочных работ проводится геологическое  изучение недр. Рациональное изучение недр, целесообразное использование  средств, отпускаемых государством на ведение геологоразведочных работ, представляют собой задачи большого народнохозяйственного значения.

     Организации и учреждения, осуществляющие геологическое  изучение недр, обязываются обеспечить:

     - рациональное, научно обоснованное  направление и эффективности работ по геологическому изучению недр;

     - полноту изучения геологического строения недр, горнотехнических, гидрогеологических и других условий разработки разведанных месторождений, строительства и эксплуатации подземных подразделений, не связанных с добычей полезных ископаемых;

     - достоверность определения количества и качества запасов основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых и содержащихся в них компонентов, геолого-экономическую оценку месторождений полезных ископаемых;

     - ведение работ по геологическому  изучению недр методами и способами,  исключающими неоправданные потери  полезных ископаемых и снижение  их качества;

     - размещение извлекаемых из недр  горных пород и полезных ископаемых, исключающее их вредное влияние  на окружающую среду;

     Обнаружение, разведка и подготовка и разработке скоплений нефти и газа занимает значительный период времени, в течение  которого проводятся различные работы. Поисково-разведочный процесс начинается с изучения общей геологической характеристики крупных территорий. На следующем этапе выбираются районы с благоприятными для образования и сохранения залежей нефти и газа геологическими условиями, в которых проводится поиск различного рода ловушек. После установления такого рода ловушек и получения промышленных притоков нефти и газа начинается разведка залежи.

     Поисково-разведочные  работы на нефть и газ выполняются в два этапа: поисковый и разведочный.

     Поисковые работы предназначены для выявления  месторождений нефти и газа. Во время поискового этапа проводятся региональные геолого-геофизические  исследования, выявляются перспективные  площади. На разведочном этапе наиболее перспективные месторождения оцениваются  с точки зрения их промышленной значимости и подготавливаются к разработке. В этот этап проводят бурение разведочных  скважин. На разведочном этапе наиболее перспективные месторождения оцениваются  с точки зрения их промышленной значимости и подготавливаются к разработке.

     Региональные  геолого-геофизические исследования позволяют дать общую оценку геологического строения и нефтегазоносности крупного региона или его части. Выявленные с их помощью перспективные площади  затем становятся объектом проведения более детальных работ. Основной их задачей является выяснение тектонического строения площади и наличия ловушки.

     Основой геологических изысканий является геологическая карта. Геологическая  карта – это проекция на горизонтальную плоскость выходов на земную поверхность  различных по возрасту и составу  комплексов горных пород.

     Геологическая карта составляется в результате проведения геологической съемки. В  процессе съемки выполняются в большом  объеме стратиграфические, минералого-петрографические, тектонические, геоморфологические, геофизические, гидрогеологические и геохимические исследования.

     Геологические карты дополняются рядом вспомогательных  карт. Наряду с ними строятся вертикальный разрез отложений, обнажающихся на площади  съемки, а также геологические  профильные разрезы по наиболее характерным  направлениям. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4.ДАННЫЕ ПО ВАРИАНТУ

     Пятый  тектонический элемент, третий нефтегазоносный комплекс.

Таблица 1 – Исходные данные

 

Таблица 2 – Пересчет исходных данных

где n – количество открытых месторождений в период;

      N – количество накопленных месторождений;

      Q – количество открытых запасов, тыс. т;

      V – количество накопленных запасов, тыс. т;

      q – средние запасы залежи (q=Q/n), тыс.т;