Проект УрФО на выполнение НИР в рамках

1. Полигон по созданию инновационной компьютерной модели нефтегазовых систем юга Тюменской области на основе разработки отечественной технологии бассейнового моделирования и применения суперкомпьютерных технологий Проект УрФО на выполнение НИР в рамках инвестиционного проекта Комиссии при Президенте Российской Федерации по модернизации и технологическому развитию экономики России Докладчик: Могиленских Дмитрий Владимирович начальник отдела программирования, к.ф.-м.н. (РФЯЦ-ВНИИТФ) ФГУП РФЯЦ-ВНИИТФ им. акад. Е.И.Забабахина, г. Снежинск ФГУП ЗапСибНИИГГ, г. Тюмень ОАО «ТНК-ВР» , г. Тюмень Тюмень, 2011

2. Исполнители работ • ФГУП «Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. акад. Е.И.Забабахина» (РФЯЦ-ВНИИТФ). • ФГУП «Западно-Сибирский научно-исследовательский институт геологии и геофизики» (ЗапСибНИИГГ). • ОАО «ТНК-ВР». Заказчики • Управление Федерального агентства по недропользованию Тюменской области (Тюменьнедра). • Правительство Тюменской области. • ОАО «ТНК-ВР». Сроки выполнения работ • Начало – январь 2012 года. • Окончание – декабрь 2014 года.

3. Актуальность выполнения проекта Проблемы геологоразведки и разработки связаны с особенностями геологического строения территории юга области низкая проницаемость Сложности с формированием регулярных систем разработки Высокие риски разбуривания краевых зон высокая расчлененность прерывистость строения продуктивного разреза наличие разрывных дизъюнктивных нарушений с разной интенсивностью затухания разломов малые размеры залежей преобладание залежей неструктурного типа

4. Актуальностьвыполнения проекта • Для органов государственной власти (распорядителей недр): • Создание регионального полигона разработки и внедрения инновационных технологий в нефтегазовой отрасли. • Создание инновационной технологии поиска и освоения трудноизвлекаемых запасов среднеюрских залежей нефти. • Повышение доверия к территориям, где нет крупных коммерческих открытий (Левобережье Иртыша), с целью привлечения инвестиций недропользователей. • Повышение темпа изучения недр УрФО на юге Тюменской области.(Перспективы применения БМ есть в самых южных районах Западной Сибири, вплоть до границ с Казахстаном). • Тиражирование технологии БМ в районы с высоким риском инвестиций.

5. Актуальность выполнения проекта • Для ОАО «ТНК - ВР» • Создание регионального полигона разработки и внедрения отраслевых инновационных технологий. • Создание геолого-геофизической модели нового поколения, позволяющей применять эффективные технологии извлечения нефти из сложнопостроенных среднеюрских залежей. • Получение собственного инструмента оценки риска поисково-разведочных работ на новых территориях и проектирования эффективной разработки действующих месторождений (Разработка и внедрение БМ позволит дополнить, а во многих случаях заменить натурные работы на численный эксперимент, что значительно сократит себестоимость исследования недр). • Создание на базе полигона центра подготовки профессиональных кадров для подразделений ОАО «ТНК-ВР».

6. Цели проекта • Основной целью проекта является созданиеполигона по разработке и внедрению инновационных технологий в нефтегазовой отрасли. • Фундаментальной целью проекта является создание отечественного ПО для изучения условий формирования нефтегазовых месторождений, используя имитационное (численное) моделирование, и отработка ПО для практической и всесторонней оценки ресурсного потенциала юга Тюменской области на основе накопленных данных и применения расчётов на высокопроизводительных ЭВМ. • Практическими целями являются значительное повышение точности определения местоположения бассейнов углеводородов (УВ), точности оценки потенциальных запасов и точности динамического прогноза на основе учёта миграции УВ. • Научной целью проекта является создание, апробация и верификация новой комплексной технологии БМ на основе отечественных методических и аналитических разработок, а также реализация данной технологии в виде базового пакета программ.

7. Геофизика Геология Геохимия Бассейновое моделирование интегрированная технология! Комплексное бассейновое моделирование (БМ) – это интеграция научных дисциплин геологии, геофизики и геохимии, которыми определяется нефтегазоносностьопределенной территории.

8. 447000m 3099570 m 2899000 m От анализа региональной системы… 75885 m 76191 m 1194 m … до прогноза параметров бурения Важным свойством такого подхода к моделированию является изменение масштабов – от анализа региональной системы, зонального уровня, локального уровня и до прогноза параметров бурения.

9. Методологических подход • Теория БМ включает в себя анализ широкого спектра процессов формирования месторождений, начиная от накопления осадочных толщ, перемещения их и содержащегося в них органического вещества в зоны градиентов температур и давлений, и заканчивая формированием миграционных потоков к ловушкам, образованием и сохранностью залежей УВ. • Для комплексного БМ требуется построение компьютерной (численной) модели каждого из вышеперечисленных процессов, что позволит: • обеспечить объективную оценку адекватности существующих геологических моделей; • достичь понимания основных факторов, определяющих развитие нефтегазоносных комплексов; • сделать количественную оценку объёмов образовавшихся, мигрирующих и аккумулированных углеводородных флюидов.

10. Методологических подход • Методологический состав технологии БМ: • Структурное моделирование. • Стратиграфическое моделирование. • Интегрированное 1D-2D-3D динамическое моделирование нефтегазоносности. • Оценка неопределенности и риска. • Анализ нефтяных системв сложных геолого-тектонических условиях • Опорные математические принципы БМ: • Структурообразование, эрозии, седиментогенез: геометрическая реконструкцияи решение уравнений с частными производными. • Уплотнение и литогенез осадков: закон Терзагии закон Дарси. • Геотермальная эволюция: уравнение теплового обмена. • Генерация УВ флюидов: кинетические уравнения Аррениуса для реакций крекинга 1-го порядка. • Миграция и аккумуляция УВ: многофазовый закон Дарси.

11. Методологических подход • Методика комплексного БМ состоит из следующих этапов: • Анализ исходных данных. • Построение 3D модели геологического блока (геометрия, фации, нефтематеринские свиты). • Калибровка современной температуры, палеотемпературы, катагенетической зрелости и давления с использованием 1D калибровки для выбранных скважин (до 10 скважин). • Моделирование истории созревания органического вещества и реализации нефтегазоматеринского потенциала. • Анализ основных путей миграции с использованием комплексного анализа тектонических процессов. • Моделирование 3D миграции нефти и газа. • Анализ риска образования, сохранности залежей и ранжирование объектов по степени перспективности.

12. Определен состав данных для выполнения работ • Геологические (10 видов). • Структурные (2 вида). • Термальные (3 вида). • Геохимические (5 видов). • Данные по давлению (2 вида).

13. Направления работ • Основными направлениями работ по созданию новой отечественной технологии БМ являются: • Разработка и реализация математических моделей геоло-гидродинамических, геофизических и геохимических процессов с учётом использования современных многопроцессорных суперЭВМ. • Создание программно-аппаратного комплекса сбора, хранения, обработки данных и для эффективного проведения численного моделирования на суперЭВМ. • Поэтапная разработка отечественного пакета программ имитационного моделирования для реализации технологии комплексного БМ. • Проектирование и создание супер-ЭВМ более 10 Тфлопс в ЗапСибНИИГГ для проведения расчётов БМ в многопроцессорном режиме на основе гибридных суперкомпьютерных технологиях.

14. Направления работ • Основными направлениями работ по созданию новой отечественной технологии БМ являются: • Создание опытного полигона для программно-методической отработки компонент технологии БМ и верификации результатов моделирования. • Разработка нового подхода к построению технологии БМ на основе накопленных данных и на основе инновационных методов численного моделирования сейсмических, физико-химических и иных процессов. • Верификация и валидация разрабатываемого программного обеспечения. • Опытное внедрение инновационной комплексной технологии БМ на основе интеграции геологической, геофизической и геохимической моделей нефтегазоносных систем на опытном полигоне юга Тюменской области.

15. Задачи • В соответствии с перечисленными направлениями работ проект нацелен на решение следующих практических задач: • Описание поведения нефтегазоносной системы. • Верификация геологического сценария эволюции объёмов УВ. • Сопоставление расчётных и реальных (экспериментальных) данных. • Оценка перспектив, снижение риска и себестоимости геологоразведочных работ (ГРР). • Прогноз качества УВ флюида, коллектора и флюидупора. • Прогноз проницаемости глин, уплотнений и пр. • Определение и ранжирование перспективных объектов для разработки.

16. Результаты проекта • Новое методическое и программно-техническое обеспечение, применение которого во многих случаях даст принципиально новые возможности выполнения таких промышленных проектов: • Определение зон нефтегазонакопления и перспектив нефтегазоносности. • Определение критериев нефтегазоносности основных комплексов. • Оценка прогнозных ресурсов. • Выбор первоочередных объектов для дальнейших исследований, выявления объектов поискового бурения. • Определение объёма природного резервуара, характеристик коллекторов, объёмов миграции, типов УВ. • Оценка риска биодеградации и риска присутствия не УВ газов. • Анализпреобразований коллекторов. • Важным ожидаемым практическим результатами является значительное • повышение точности: • локализации местоположения бассейнов углеводородов (УВ); • оценки потенциальных запасов; • динамического прогноза на основе учёта миграции УВ.

17. Функциональные характеристики ПО Разрабатываемая новая комплексная технология БМ нефтегазоносных бассейнов должна уточнить нефтегазоперспективность нераспределенного фонда недр, в частности, на примере полигона на территории юга Тюменской области. Разрабатываемый программно-технический комплекс должен обеспечивать возможность проведения математического моделирования на вычислительных системах различной архитектуры и производительности, в том числе на супер-ЭВМ с массовым параллелизмом с высокой степенью эффективности распараллеливания. Разрабатываемый пакет программ должен обеспечивать достаточную точность результатов (при сравнении с расчетами по существующим коммерческим пакетам “TemisFlow”, “PetroMod”, “MPath for Basins”).

18. Возможности ПО • Программный комплекс, созданный в рамках проекта, обеспечит решение на суперЭВМ с массовым параллелизмом следующих задач: • Подготовка и расчёт начальных данных и параметров. • Математическое моделирование: • перемещений флюидов; • динамики тектонических процессов; • динамики осадконакопления; • геологических литотипов; • геологических ресурсов. • Интерпретация и обработка результатов моделирования. • Сбор и организация хранения накопленных данных и результатов расчётов.

19. Структура работы, перечень этапов • НИР состоит из 9 основных этапов, которые частично могут выполняться параллельно во времени: • Этап 1. Создание и разработка опытного полигона на юге • Тюменской области. • Начало работ: январь 2012 г. • Окончание работ: декабрь 2014 г. • Ответственный исполнитель: ОАО «ТНК-ВР» • Соисполнитель: ФГУП «ЗапСибНИИГГ» • Этап 2. Разработка инженерных и математических методик и моделей (геология, геофизика, геохимия), как составляющих компонент комплексной технологии БМ. • Начало работ: январь 2012 г. • Окончание работ: декабрь 2013 г. • Ответственный исполнитель: ФГУП «ЗапСибНИИГГ» • Соисполнитель: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ»

20. Структура работы, перечень этапов • НИР состоит из 9 основных этапов, которые частично могут выполняться параллельно во времени: • Этап 3. Совершенствование и адаптация методик моделирования • и обработки характеристик среды (недр) с учётом применения • суперЭВМ. • Начало работ: январь 2012 г. • Окончание работ: декабрь 2012 г. • Ответственный исполнитель: ФГУП «ЗапСибНИИГГ» • Соисполнитель: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ» • Этап 4. Совершенствование технологии и разработка • программного обеспечения анализа и обработки сейсмических • сигналов. • Начало работ: январь 2012 г. • Окончание работ: декабрь 2012 г. • Ответственный исполнитель: ФГУП «ЗапСибНИИГГ» • Соисполнитель: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ»

21. Структура работы, перечень этапов • НИР состоит из 9 основных этапов, которые частично могут выполняться параллельно во времени: • Этап 5. Разработка пакета счётных программ (решателей) для • методик и моделей комплексной технологии БМ на основе • применения суперЭВМ. • Начало работ: декабрь 2013 г. • Окончание работ: сентябрь 2014 г. • Ответственный исполнитель: ФГУП «ЗапСибНИИГГ» • Соисполнитель: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ» • Этап 6. Проектирование и создание супер-ЭВМ более 10 Тфлопс в ЗапСибНИИГГ для проведения расчётов БМ в многопроцессорном режиме на основе гибридных суперкомпьютерных технологиях. • Начало работ: январь 2012 г. • Окончание работ: июнь 2013 г. • Ответственный исполнитель: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ» • Соисполнитель: ФГУП «ЗапСибНИИГГ»

22. Структура работы, перечень этапов • НИР состоит из 9 основных этапов, которые частично могут выполняться параллельно во времени: • Этап 7. Проектирование и создание систем хранения и БД в • ЗапСибНИИГГ для обеспечения систематизации и надёжного • хранения данных и результатов моделирования, а также для • типизации информации по степени актуальности. • Начало работ: январь 2012 г. • Окончание работ: декабрь 2013 г. • Ответственный исполнитель: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ» • Соисполнитель: ФГУП «ЗапСибНИИГГ» • Этап 8. Разработка интегрированного программного комплекса • для численного БМ, интерпретации, обработки и хранения данных • и результатов моделирования на основе применения суперЭВМ. • Начало работ: июль 2013 г. • Окончание работ: декабрь 2014 г. • Ответственный исполнитель: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ» • Соисполнитель: ФГУП «ЗапСибНИИГГ» • Соисполнитель: ОАО «ТНК-ВР»

23. Структура работы, перечень этапов • НИР состоит из 9 основных этапов, которые частично могут выполняться параллельно во времени: • Этап 9. Калибровка методик технологии БМ, верификация и • валидация результатов моделирования и комплексная отладка • компонент программного комплекса технологии БМ на опытном • полигоне. • Начало работ: январь 2014 г. • Окончание работ: декабрь 2014 г. • Ответственный исполнитель: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ» • Соисполнитель: ФГУП «ЗапСибНИИГГ» • Соисполнитель: ОАО «ТНК-ВР»

24. Общий объем и структура финансирования • Для выполнения задач проекта на 2012-2014 годы требуется финансирование в размере 1,2 млрд. руб., из них 600 млн. руб. федеральное бюджетное финансирования и 600 млн. руб. региональное софинансирование. • Финансирование по годам: • 2012 год – 400 млн. руб. (200 млн. федеральный бюджет, 200 млн. региональное софинансирование подразделениями ОАО «ТНК-ВР» в виде ГРР на ЛУ в Тюменской области, отнесенных к проекту «Полигон»). • 2013 год – 400 млн. руб. (200 млн. федеральный бюджет, 200 млн. региональное софинансирование подразделениями ОАО «ТНК-ВР» в виде ГРР на ЛУ в Тюменской области, отнесенных к проекту «Полигон»). • 2014 год – 400 млн. руб. (200 млн. федеральный бюджет, 200 млн. региональное софинансирование подразделениями ОАО «ТНК-ВР» в виде ГРР на ЛУ в Тюменской области, отнесенных к проекту «Полигон»).

25. TEMIS QUBS DIONISOS Интегрированное 1D-2D-3D динамическое моделирование нефтегазоносности Оценка неопределенности и риска Стратиграфическое моделирование LOCACE CERES2D Структурное моделирование 2D анализ нефтяных систем в сложных геолого-тектонических условиях Текущее состояние дел Российских коммерческих программных продуктов нет. Чтобы выполнить проект по бассейновому моделированию используется целый ряд технологий, например, разработанных в институте нефти Франции. БАССЕЙНОВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

26. Область применения БМ составляет не менее 85% от Ресурсной базы юга Тюменской области (на 1.01.2010 г.)

27. Предполагаемые инвестиции в эксплуатационное бурение и геологоразведку по южным районам Тюменской области в 2011-2015 гг. Инвестиции в эксплуатационное бурение ожидаются в объеме 73,1 млрд.руб. Инвестиции в геологоразведку составят 18,5 млрд. руб. Часть этих объемов будет затрачено как региональное софинансирование.

28. Текущее состояние дел • Есть российские методические научные разработки и специалисты (ЗапСибНИИГГ и др.). • Есть накопленные данные и обработанная информация о геологической модели (ЗапСибНИИГГ и др.). • Есть опыт создания супер-ЭВМ и больших систем хранения (РФЯЦ-ВНИИТФ). • Есть опыт и команда по разработке сложных программных продуктов для численного моделирования, обработки данных, визуализации и систем хранения (РФЯЦ-ВНИИТФ).

29. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

30. Опыт в данной предметной области В РФЯЦ-ВНИИТФ в 2007 году был выполнен проект МНТЦ №2128 по разработке программного продукта для анализа и обработки сейсмических данных.

31. Функции системы Фильтры: баттервордта, полярный, преобразование Гильберта, поляризация, FT, FK-анализ…).

32. Функции системы Спектрограмма