Вероятностное моделирование повысило точность планирования бурения в «Газпром нефти»

Санкт-Петербург. Вероятностное моделирование повысило точность планирования бурения в «Газпром нефти». Решение, которое помогает снижать геологические риски и обосновывать инвестиции по сложным нефтяным активам, предложил главный специалист по разработке месторождений Управления инжиниринговых проектов «Газпром нефть – ИТМО» Владислав Дорофеев.

В нефтегазовой отрасли часто встречается проблема серьезных отклонений фактической добычи по месторождению от прогнозной. По данным International Energy Agency и SPE, на ранних этапах разработки расхождения по дебитам скважин могут достигать десятков процентов. Общемировой тренд заключается в недооценке ширины диапазона неопределенностей и избыточно оптимистичных прогнозах, что следует из ретроспективного анализа проектов за предшествующие десятилетия. На новых месторождениях и месторождениях категории ТРИЗ следствием такой погрешности могут быть корректировки программ бурения, ведущие к значительному увеличению капитальных затрат. Главный специалист по разработке месторождений Управления инжиниринговых проектов «Газпромнефть – ИТМО» Владислав Дорофеев внедряет подходы и цифровые решения, которые переводят геологические неопределенности из области случайных величин в область управляемых рисков. На его счету — вероятностные прогнозы по более чем 10 залежам трудноизвлекаемых запасов, количественная оценка свыше 500 новых скважин и построение 88 вариаций моделей коллекторов для двух нефтяных месторождений с геологическими запасами 363 млн.т. Мы пообщались с Владиславом Дорофеевым, чтобы узнать, как передовые методы работы на стыке геологии, гидродинамики и вероятностного анализа помогают снизить капитальные затраты, обеспечить дополнительную прибыль и запустить новые программы бурения и ЗГБС.

Сценарное планирование как защита от геологических рисков

Классический подход, при котором разработка месторождения строится на основе одного «базового» сценария, показывает ограниченную эффективность. Такая модель опирается на фиксированный набор входных параметров, которые в условиях реального пласта почти никогда не реализуются в точности. Когда компания принимает решение о вложениях на основе одного сценария, она фактически игнорирует фундаментальные риски геологии, берет на себя риски неопределенной величины.

«Опора на один сценарий не учитывает неопределенности, а они заметно влияют на ход разработки. Расхождения между предполагаемым и реальным сценарием приводят к корректировкам программ бурения или даже пересмотру стратегий разработки», — объясняет Владислав Дорофеев.

Эта проблема остро встала при освоении Тюменских отложений, где инженеры вынуждены принимать критические решения в условиях острого дефицита данных. Низкая проницаемость пластов требует применения дорогостоящего многостадийного гидроразрыва пласта, так что любая ошибка в прогнозировании дебита делает технологию нерентабельной. Владислав Дорофеев развил вероятностный подход, который позволяет оценивать весь диапазон возможных исходов еще до начала работ.

В основе метода лежит многовариантное моделирование на базе статистики месторождений-аналогов. Вместо попыток угадать конкретный дебит специалист использует инструмент на языке Python, который автоматически обрабатывает массивы данных о запускных показателях и темпах падения добычи. Система формирует три расчетных сценария: консервативный (P90), базовый (P50) и оптимистичный (P10). Инструмент позволяет определять диапазоны неопределенности на фактических данных и ранжировать скважины на группы, создавая фундамент для работы в условиях дефицита информации. Это позволяет инженерам видеть весь спектр рисков и возможностей актива.

Внедрение этого метода в проект освоения Тюменских отложений в периметре актива Салым Петролеум позволило обосновать бурение более 100 новых скважин в зонах с высокой неопределенностью, где традиционные методы моделирования не давали устойчивого результата. Благодаря использованию вероятностного анализа, была не только подтверждена экономическая целесообразность проектов, но и успешно проведена количественная оценка портфеля из 500 потенциальных скважин, которые ранжировались по уровню риска и ожидаемой отдаче.

В результате компания получила не просто план работ, а гибкую стратегию с управляемой эффективностью.

Стохастическое моделирование для поиска скрытых резервов

Еще одна проблема современной разработки – необходимость поддерживать баланс между точностью гидродинамических моделей и скоростью принятия решений. Упрощенные модели работают быстро, но пропускают важные зоны концентрации остаточных запасов. Детальные точны, но требуют значительных вычислительных ресурсов и запаса времени. Решение лежит не в выборе одного из двух, а в смене парадигмы — переходе от детерминированного моделирования к вероятностному подходу. Предложено использовать для решения этой проблемы базовую модель с вероятностными сценариями по ключевым физическим параметрам – проницаемости, пористость и насыщение.

«Главное — правильно подобрать модель под конкретные задачи и определить, насколько детальной она должна быть», — отмечает специалист.

Данный подход применен при создании моделей коллекторов для двух месторождений с суммарными геологическими запасами 363 млн.т. Инженерный расчет позволил определить коэффициенты извлечения для каждого пласта и блока разработки, что перевело работу из плоскости теоретических оценок в область проектных решений. Практический результат моделирования конвертировался в конкретную программу бурения: на двух месторождениях было запланировано бурение 20 скважин для вовлечения в разработку 733 тыс. тонн нефти. Успех этого кейса послужил основой для запуска отдельного корпоративного проекта по оптимизации системы разработки для извлечения остаточных извлекаемых запасов.

Параллельно реализована масштабная программа поддержания добычи на трех крупных месторождениях актива Салым Петролеум. В ее основу положен скрининг 1747 скважин — каждую оценивали, как кандидата на геолого-технические мероприятия. Уровень детализации, которого позволяет достичь адаптивное моделирование, позволил запланировать воздействие не на уровне всего пласта, а на уровне конкретных интервалов и скважин. В итоге это дало дополнительную добычу – 22 тыс. тонн нефти.

Внедрение стохастического моделирования позволяет отказаться от стратегии «в среднем по месторождению» и перейти к точечному управлению на уровне отдельных интервалов и скважин. А вовлечение в разработку остаточных запасов, сделанное на основе этого подхода, – добиться устойчивости добычи даже на зрелых активах.

Масштабирование инженерных решений

Чтобы инженерная инновация приносила прибыль в масштабах всей корпорации, она должна стать стандартным рабочим инструментом. Для этого был разработан и внедрен в корпоративную экосистему инструмент вероятностного прогнозирования дебита. Он позволяет учитывать неопределенность входных данных с помощью различных функций распределения (нормальной, логнормальной, треугольной и др.), что дает специалистам возможность получать не точечный прогноз, а спектр реалистичных сценариев (Рисунок 1). На сегодняшний день инструмент включен в рабочий процесс более 100 инженеров по всей компании.

Рисунок 1. Вероятностный прогноз стартового дебита проектной скважины

Переход к вероятностным подходам применяется сегодня в том числе в международных проектах «Газпром нефти». Его используют в совместных инициативах с компаниями из стран ближнего зарубежья, например, при прогнозировании дебитов при планировании бурения и ГТМ под различные типы коллекторов.

Для системного внедрения специалистом разработана обучающая программа, благодаря которой было подготовлено 20 специалистов. Сегодня они курируют использование инструмента в своих подразделениях. В целом же подход применяют для защиты инвестиционных проектов и планирования бюджетов более 100 инженеров «Газпром нефти». Так инженерный опыт трансформировался в общекорпоративную практику управления рисками.

Практика Владислава Дорофеева показывает, что современные инженерные подходы к управлению неопределенностью позволяют нефтегазовым компаниям точнее планировать разработку, снижать инвестиционные риски и сохранять рентабельность даже на сложных и зрелых активах.

Фото Владислава Дорофеева