Развитие методов интерпретации данных сейсмоакустических исследований и геомеханического моделирования на основе разномасштабных моделей геологических сред в целях повышения эффективности разведки и разработки месторождений углеводородов

Цель исследования состоит в разработке фундаментальных основ новых методов обработки и интерпретации данных разномасштабных (лабораторных, скважинных, полевых) сейсмоакустических исследований и использующих результаты этих исследований методов геомеханического моделирования, основанных на многомасштабных и многокомпонентных моделях микронеоднородных геологических сред и предназначенных для повышения эффективности поисков, разведки и разработки месторождений углеводородов и снижения сопутствующих природно-техногенных рисков. В рамках научного исследования предполагается сосредоточиться на решении ряда фундаментальных задач геофизики в специфических условиях. Основное внимание будет уделено геологическим средам, имеющим отношение к освоению и разработке месторождений полезных ископаемых, вовлекаемых в разработку на текущем этапе научно-технологического развития. В первую очередь, внимание будет уделено месторождениям углеводородов, расположенным на Российском континентальном шельфе, месторождениям Арктической зоны Российской Федерации, а также нетрадиционным коллекторам углеводородов. Несмотря на то, что методы интерпретации разнородных геофизических данных для повышения эффективности разработки месторождений развиваются достаточно давно, специфика регионов, на которые предполагается обратить внимание в рамках исследования, предъявляет свои требования к современным технологическим разработкам. Выбранные направления исследования: определение взаимосвязей между внутренней структурой геологических сред, их физическими свойствами и закономерностями распространения упругих волн, интерпретация косвенных признаков состояния залегания геологических сред, построение моделей их поведения при внешних воздействиях – связаны с повышением эффективности освоения и разработки месторождений углеводородов и снижением сопутствующих экологических рисков. С одной стороны, эти вопросы тесно связаны с такими прикладными задачами как поиск перспективных для разработки участков месторождения, оптимизация траектории и программы бурения, дизайн геолого-технических мероприятий, направленных на интенсификацию добычи и другие. С другой стороны, решение поставленных в рамках исследования задач позволит снизить риски аварий при разработке месторождений, вероятность газовых выбросов и другие нежелательные последствия. Эти задачи особенно актуальны в отношении шельфовых месторождений, на которых существует опасность загрязнения акватории. Для получения достоверных и качественных результатов при интерпретации геофизических данных и построении моделей, работоспособных в описанных условиях, необходимо учитывать: особенности поведения многолетнемерзлых и неконсолидированных геологических сред при внешних воздействиях, механические процессы, протекающие в верхних слоях Земной коры при значительных перепадах температуры, проявления газогидратов, низкую консолидированность малоглубинных отложений континентального шельфа и транзитной зоны. Для месторождений, расположенных на шельфе, необходимо разрабатывать специальные методы контроля (геофизического мониторинга) процесса разработки продуктивных пластов, пригодные для продолжительной работы на акваториях. Построение моделей, способных учитывать эти и другие особенности, и их верификация на фактическом материале позволят снизить риски и повысить эффективность освоения месторождений углеводородов, расположенных в Арктической зоне Российской Федерации, что соответствует приоритетам Стратегии НТР Российской Федерации (п. 20 б. повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья). Кроме того, разработанные методики анализа геофизических данных с учетом условий Арктической зоны позволят повысить эффективность применения различных методов нефтеотдачи, включая гидроразрыв пласта, оптимизация дизайна которого невозможна без достоверных оценок напряженного состояния пород-коллекторов. При этом сопутствующее развитие теоретико-методических основ и технологий повышения нефтеотдачи выделено среди основных научных задач и ожидаемых прорывных результатов на 2021 - 2030 годы программы фундаментальных научных исследований РФ. Описание задач, предлагаемых к решению: 1. Развитие теории и методов реконструкции параметров микроструктуры горных пород, включая пористость и трещиноватость, по данным разномасштабных (лабораторных, скважинных, полевых) сейсмоакустических исследований. 2. Проведение экспериментальных геомеханических и петрофизических исследований горных пород: коллекторов и вмещающих сред. Развитие методики и техники геомеханического и петрофизического эксперимента. 3. Развитие методов математического моделирования механического поведения слабоконсолидированных геологических сред в условиях естественного залегания. 4. Развитие методов решения задач геомеханики месторождений углеводородов, включая: прогноз зон аномально высокого пластового давления; расчет устойчивости ствола скважины при вскрытии пластов, насыщенных газогидратами, многолетнемерзлых пород; оптимизация траектории скважины при бурении; поиск зон развитой естественной трещиноватости.