Алгоритм оценки структурных неопределенностей для месторождений на разведочной стадии

М.А. Кунцевич, А.С. Гончаров, С.А. Нехаев, к.э.н.
ООО «Газпромнефть НТЦ»
Kuntsevich.MA@gazpromneft-ntc.ru

Журнал «Нефтяное хозяйство»

Качество геологических моделей и корректность задания диапазонов неопределенности зависят от результатов интерпретации данных сейсморазведки. В то же время известно, что каждый этап формирования сейсмического волнового поля, начиная от проектирования и регистрации данных до их обработки и перевода в глубинную область, влияет на качество результата, получаемого на этапе структурных построений.
Неопределенность структурной модели обусловливается погрешностью определения глубины залегания стратиграфических единиц. В свою очередь на величину погрешности сейсмической информации влияет множество факторов: условия полевых работ, кратность сейсмических съемок, корректность процедур обработки материала, методика перевода из временно′го масштаба в глубинный. Как правило, при геологическом моделировании первыми пунктами пренебрегают, считая достоверными результаты обработки сейсмических данных. В связи с этим максимальное влияние на погрешность структурных построений оказывают качество интерпретации и скоростная модель, что особенно актуально на разведочном этапе в условиях ограничения скважинной информации и данных вертикального сейсмического профилирования (ВСП).
Таким образом, точность сейсмических данных можно описать, как интеграцию погрешности трассировки отражающего горизонта (ОГ) во временно′м масштабе st (st – дисперсия погрешности двойного времени пробега T отраженной волны для анализируемого горизонта), т.е. насколько корректно коррелируют ОГ, связанный с целевой стратиграфической единицей, и погрешности скоростной модели sv (sv – дисперсия погрешности средних (эффективных) скоростей до анализируемого горизонта), а именно: насколько точно результаты интерпретации можно использовать для глубинной области.

Стандартная оценка точности структурных построений 

Прогнозные оценки точности структурных построений необходимы для принятия решений по направлениям дальнейших геолого-разведочных работ. Оценка точности структурных построений является обязательным этапом анализа сейсмических данных.

23.PNG

На различных стадиях изучения месторождений выбираются следующие подходы к оценке неопределенностей при структурных построениях [1].
• Способ, использующий регрессионные зависимости Н(Т) (Н – абсолютная отметка залегания ОГ) и/или DН(DТ) для структурных построений, в частности множественную регрессию. Оценкой погрешности является среднее квадратическое отклонение от линии регрессии.
• Метод кросс-валидации, или метод выколов, основанный на вычислении ошибки прогноза при последовательном исключении одной скважины (может давать достоверную оценку погрешности только при равномерном распределении скважин по площади).
• Метод «скользящего эксперимента», предусматривающий разделение всего объема информации на обучающую (70–90 %) и контрольную (10–30 %) выборки. Первая выборка используется для расчета скоростной модели и прогноза глубины, контрольная – для оценки погрешности, которая осуществляется итеративным (последовательным) способом так, чтобы охватить все скважины.
• Наиболее распространенный способ, основанный на вычислении стандартного отклонения глубин, определенных по сейсмической карте, в точках скважин от скважинных отметок глубин (или по внутренней сходимости данных). Стандартное отклонение (дисперсия) sн рассчитывается по формуле

ф1.PNG

где N – число скважин; Xn – значения невязок в точках скважин; Xo – среднее значение невязок между сейсмическими и скважинными данными, • Традиционная оценка погрешности глубин для анализируемого горизонта по модели средних скоростей по формуле [1, 2] 

ф2.PNG

где Vaver – значение средней (эффективной) скорости в толще, покрывающей анализируемый горизонт.

Количественная оценка структурных неопределенностей. Вероятностный метод оценки погрешности структурных построений 

В процессе традиционной оценки погрешности глубин при использовании среднего значения двойного времени пробега волны и среднего значения по площади (профилю) скорости можно получить количественную оценку точности структурных построений в виде конкретного значения (среднего для площади исследования). Однако стандартное отклонение не является постоянным значением по площади исследования, так как зависит от качества корреляции отражающего горизонта во временном масштабе, а также от дисперсии и характера изменения значений скоростей по площади.
При технико-экономических оценках этапов освоения месторождений, особенно на ранних стадиях их разведки, необходимо корректно определять все ключевые неопределенности, в том числе структурные. В связи с этим предлагается использование вероятностного метода оценки точности структурных построений и оценки влияния неопределенности. Данный метод позволяет построить карту пространственного распределения среднего квадратического отклонения по площади, что является более информативным, чем единичные числовые значения стандартного отклонения, рассчитанные по внутренней сходимости данных.
На рис. 1 приведена схема, по которой определяется точность структурных построений вероятностным методом с учетом ошибок и отклонений в оценке как временной интерпретации ОГ, так и дисперсии средних скоростей по получаемой скоростной модели (для примера использована модель средних скоростей).

ф3.PNG

Алгоритм получения карты Std 

Погрешность параметра Т временной интерпретации (в пределах фазовой корреляции), описываемая параметром дисперсии, включает три компонента [3–5].
1. Погрешность измерения времен Т, характеризуемая отклонением времен от плавной усредняющей их линии или поверхности. Погрешность обусловлена влиянием случайных и остаточного фона регулярных помех на временных сечениях (разрезах) МОГТ, случайного недокорректированного разброса времен и амплитуд суммируемых волн, погрешности снятия данных с временных сечений (разрезов).
2. Погрешность описывается параметром (картой) качества корреляции (рис. 2), который является суммой двух параметров: стабильности сейсмического сигнала по площади (Signal stability [0;1]) и стабильности геометрических характеристик ОГ (Surface stability index [0;1]).
3. Погрешность корреляции ОГ, возникающая в результате влияния интерференции волн на временном сечении (разрезе), изменения свойств отражающих границ и др. Как правило, дисперсия ошибок корреляции приближенно определяется с использованием видимого периода коррелируемой волны θ на временном разрезе, описывает возможную ошибку в положении привязки коррелируемого горизонта к характерной точке сейсмического сигнала (экстремум peak/trough или нуль – пересечение).
4. Погрешность статических поправок на глубину линии приведения, зависящая от строения верхней части разреза и расположения точки возбуждения/ приема сейсмических волн. В данном исследовании она не учитывается, так как считается полностью учтенной либо на этапах обработки сейсмических данных, либо до момента детальной интерпретации данных [3]. Определение дисперсии погрешности для карт средних скоростей достижения исследуемого ОГ зависит от методики и объема используемых данных [5]. В общем случае этот параметр отражает точность единичного определения скорости и может быть оценен по разбросу скоростей в характеристических точках скважин с имеющимися данными ВСП. Ту же величину характеризует отклонение исходного значения средних скоростей от первой компоненты (регионального тренда и/или сглаженного значения) в пределах выбранных зон (геологических областей). Если структурные построения осуществляются по единому скоростному закону для всей площади исследования (Vaver = f/Т), то в качестве дисперсии принимается дисперсия отклонений единичных определений скорости, представленных в виде совокупности точек (Vaver = f/Т), от усредняющей зависимости (среднее квадратическое отклонение измеренных значений скорости от линии регрессии) (рис. 3).

24.PNG
25.PNG

Описание объекта исследования 

Результатом вероятностной оценки структурных неопределенностей является набор реализаций стохастических структурных карт, включающих различные случайные варианты ошибок временной интерпретации и построения скоростной модели. Карты ОГ в точках скважин характеризуются полным соответствием стратиграфическим разбивкам и отличаются случайным поведением (согласно наличию возможных ошибок построения) в межскважинном пространстве. Основным результатом анализа полученного набора равновероятных структурных карт является карта стандартного отклонения, характеризующая степень надежности оцениваемых поверхностей. На карте стандартного отклонения его значения в точках скважин равны нулю, так как карты по ОГ увязаны со скважинными данными.
Метод позволяет оценить возможную ошибку построения в межскважинном пространстве. В зоне плотной сетки скважин вариации будут небольшими, в зоне редкой сетки скважин или их отсутствия – будут возрастать и описывать особенности поведения, а также отражать оценку качества временной и скоростной интерпретации. На рис. 4 для примера приведена карта, полученная на основе вероятностной оценки по 700 реализациям.

26.PNG

27.PNG

При изучении месторождений на стадии разведки основной неопределенностью является структура как один из параметров, максимально влияющий на оцениваемые запасы/ресурсы. Так, при сравнении различных подходов к оценке структурной неопределенности на выходе получаются разные результаты, что определяет подходы и исходные данные, необходимые для создания равновероятностных геологических моделей при анализе неопределенностей, чувствительности с учетом вариации по структурным построениям. От полученных результатов могут существенно зависеть принимаемые решения, анализ и разработка программы по доразведке (рис. 5).
В процессе традиционной оценки погрешности глубин при использовании средних значений двойного времени пробега волны и среднего значения по площади (профилю) средней скорости можно количественно оценить точность структурных построений в виде среднего для площади исследования [1, 2]. Однако следует учитывать, что стандартное отклонение является зависимой функцией. В связи с этим предлагается использование единого подхода к анализу структурных неопределенностей, основанного на интегрированном подходе и использовании неопределенностей трассировки ОГ во временном масштабе st и погрешности скоростной модели sv с построением в результате карты стандартного отклонения структурных поверхностей, отражающих точность структурных построений согласно исходным сейсмическим данным. 

Выводы 

1. Рассмотренный алгоритм оценки структурных неопределенностей для месторождений, находящихся на стадии разведки, учитывает все основные факторы, влияющие на сейсмические построения на этапе интерпретации сейсмических данных.
2. Точность сейсмических данных определяется интеграцией погрешности трассировки ОГ во временном масштабе st и погрешности скоростной модели sv.
3. Результатом количественной оценки неопределенностей структурных построений является карта стандартного отклонения, используемая для создания стохастических моделей в процессе многовариантного геологического моделирования, дальнейшего подсчета запасов и анализа чувствительности основных неопределенностей.

Список литературы 

1. Методические рекомендации по использованию данных сейсморазведки (2D, 3D) для подсчета запасов нефти и газа / В.Б. Левянт [и др.]. – М.: Министерство природных ресурсов, ОАО «ЦГЭ», 2006. – 39 с.
2. Инструкция по оценке качества структурных построений и надежности выявленных и подготовленных объектов по данным сейсморазведки МОВ-ОГТ (при работах на нефть и газ) / В.С. Киселев [и др.]. – М.: Министерство Геологии СССР, ВНИИГеофизика, 1984. – 41 с.
3. Авербух А.Г., Иванова Н.Л. Оценка и учет влияния погрешностей 3D сейсмических структурных построений // Экспозиция Нефть Газ. – 2009. – № 3. – С. 61–62.
4. Vinicius Ramos Pinto Seismic uncertainty estimation in reservoir structural modelling // FIRSTBREAK. – October 2017. – V. 35. – Р. 51–54.
5. Thore P., Shtuka A. Structural uncertainties: Determination, management, and applications // Geophysics. – 2002. – V. 67 (2). – Р. 840–852. 

References 

1. Levyant V.B., Ampilov Yu.P., Glogovskiy V.M. et al., Metodicheskie rekomendatsii po ispol'zovaniyu dannykh seysmorazvedki (2D, 3D) dlya podscheta zapasov nefti i gaza (Guidelines for using seismic data (2D, 3D) for calculating oil and gas reserves), Moscow: Publ. of Central Geophysical Expedition, 2006, 40 p.
2. Kiselev V.S. et al., Instruktsiya po otsenke kachestva strukturnykh postroeniy i nadezhnosti vyyavlennykh i podgotovlennykh ob"ektov po dannym seysmorazvedki MOV-OGT (pri rabotakh na neft' i gaz) (Instruction for assessing the quality of structural structures and reliability of identified and prepared objects based on seismic data of CDP seismic reflection method (for oil and gas works)), Moscow: Publ. of VNIIGeofizika, 1984.
3. Averbukh A.G., Ivanova N.L., Quantification and results assessment for 3D seismic-based mapping errors (In Russ.), Ekspozitsiya Neft' Gaz, 2009, no. 3, pp. 61–62.
4. Pinto V.R. et al., Seismic uncertainty estimation in reservoir structural modelling, Firstbreak, 2017, October, V. 35, pp. 2986–2990, DOI: 10.1190/segam2016- 13953669.1.
5. Thore P., Shtuka A., Structural uncertainties: Determination, management, and applications, Geophysics, 2002, V. 67 (2). 


Возврат к списку