Риски и неопределенности в геологоразведочном процессе
Александр Фокин (ANFokin@tnk-bp.com), и.о. директора Департамента экспертизы ГРР, Группа управлений по международным проектам и ГРР, БН «Разведка и Добыча»
Понятия «геологические риски», «неопределенность», «вероятностная оценка» сопровождают все этапы геологоразведочного процесса и играют в нем ключевую роль. Их необходимо учитывать при планировании и оценке эффективности геологоразведочных работ (ГРР), оценке новых лицензионных участков и новых регионов, обосновании бурения поисковых и разведочных скважин, ранжировании поисковых объектов и лицензий. Чтобы обеспечить корректную оценку параметров, связанных с неопределенностями, необходимо применять правильные методологии.
Mногочисленные факторы рисков, влияющие на успех и коммерческую привлекательность нефтегазового проекта, можно условно разделить на четыре группы: технические, коммерческие, организационные и поли-тические. Геологические риски относятся к первой группе – техническим рискам. Они описывают вероятность наличия или отсутствия залежей нефти и газа при проектировании ГРР, возможный объем запасов и качество углеводородов.
При проектировании ГРР используют такие взаимосвязанные понятия как «вероятность», «риск», «неопределенность». Термины «вероятность» и «риск» означают возможность наступления или ненаступления каких-либо событий. Эти величины являются взаимообратными и измеряются в долях единицы (Вероятность = 1 – Риск). Понятие «неопределенность» описывает ситуацию, при которой ожидаемый результат не может быть предсказан точно, потому что существует целый ряд возможных результатов.
Геологический риск или обратная ему величина – вероятность нахождения залежи – обусловлены неопределенностями геологического строения исследуемой территории и истории ее формирования. Чем сложнее геология и меньше изученность, тем больше неопределенности и, соответственно, тем больше геологические риски. Поиск и разведка углеводородов включают в себя анализ разнообразной по объему и качеству информации. Правильность оценки рисков зависит от наличия, полноты и достоверности данных, на основе которых выполняется этот анализ.Любой нефтегазовый проект в значительной степени зависит от геологических рисков, поэтому их оценка является приоритетной задачей в геологоразведочном процессе.
Методические подходы ТНК-ВР
При обосновании ценности поисковых объектов эксперты решают две ключевые задачи – анализируют вероятность открытия нефтегазовых залежей и оценивают их прогнозные запасы предполагаемых залежей. Для решения каждой из этих задач в мировой практике существует ряд методических подходов, большинство из которых применяется и в ТНК-ВР.
Независимо от методологии в основе каждого подхода лежит предварительный системный анализ геологических предпосылок нахождения залежей углеводородов. Оценка геологических рисков является лишь заключительной фазой сложного трудоемкого и объемного процесса геологического изучения исследуемой территории с целью поисков месторождений нефти и газа.
Комплекс геологических и геофизических изысканий должен охарактеризоватьследующие ключевые факторы, описывающие вероятность нахождения залежей:
» наличие возможной ловушки углеводородов;
» наличие коллектора, способного вмещать углеводороды;
» наличие покрышки (экрана), удерживающей углеводороды;
» возможность заполнения ловушек углеводородами.
Методические приемы по оценке риска используются для численной оценки и визуального представления вероятностей, обусловленных каждым из этих факторов.
Стандартизация процесса оценки
Оценка вероятности открытия залежей нефти и газа в виде коэффициентного анализа – наиболее часто используемая техника, которая является обязательной процедурой при проектировании геологоразведочных работ в ТНК-ВР. Для каждого объекта (потенциальной залежи в предполагаемом продуктивном пласте) выполняется количественная оценка (в долях единицы) по каждому из ключевых факторов. Итоговое значение вероятности открытия является произведением этих составных вероятностей (Табл. 1).
Особенностью такого анализа является большая доля субъективизма при его выполнении. Величину ключевых рисков, как правило, определяют на качественном уровне, чаще всего основываясь на сравнении геологических особенностей одних объектов с другими на ограниченной территории. При этом геологи используют свой опыт и знания геологической обстановки в исследуемом районе, и каждый автор проводит оценку по-своему, поэтому нередко итоговый риск по одному и тому же объекту у разных исполнителей может значительно отличаться. Соответственно, разница в оценках рисков по объектам-аналогам из разных регионов еще больше.
Стоит отметить, что эта проблема существует в большинстве нефтяных компаний, проектирующих геологоразведочные работы. Итоговые величины рисков используются на разных стадиях планирования и обоснования прове- дения ГРР и влияют на положение перспективных объектов в списках ранжирования. В связи с этим задача геологов при обосновании рисков – обеспе- чить максимально возможную объективность.
В качестве эксперимента специалисты Управления ГРР разработали единый шаблон для оценки геологических рисков, который позволяет стандартизовать процесс обоснования и минимизировать влияние субъективных подходов. Шаблон выполнен в виде матрицы, где в качестве ключевых геологических факторов выбраны традиционно используемые вероятности: наличие ловуш- ки, коллектора, покрышки, вероятность заполнения углеводородами.
Для каждого фактора подобрано от семи до десяти наиболее влияющих параметров, определены возможные варианты их изменения и численные значения в долях единицы. Численные значения являются составляющими множителями в оценке ключевых рисков и общего геологического риска.
В качестве примера можно рассмотреть восемь влияющих параметров, выбранных для одного из ключевых факторов – наличия ловушки. Они разбиты на три группы. В первую входят параметры, связанные с данными, используемыми для анализа, и их качеством, – это данные сейсморазведки, количество скважин вокруг изучаемого объекта, а также данные вертикального сейсмического профилирования (ВСП). Вторая группа включает параметры, относящиеся к типу и надежности замыкания ловушки, третья – параметры надежности структурных построений, такие как амплитуда ловушки по отношению к точности структурных построений, качество сейсмических данных, неопределенности, возникающие при преобразовании «время – глубина», а также привязка отражений, регистрируемых при проведении сейсмических исследований. Для каждого из восьми приведенных параметров подобраны варианты изменения.
Работа с шаблоном заключается в выборе для всех параметров значений, соответствующих исследуемому геологическому объекту. Результатом умножения составных долей вероятности будет определяемое значение геологического риска. Использование такого подхода позволит значительно снизить разброс оценок рисков при выполнении анализа разными специалистами.
Очевидное вероятное
Изменение геологических рисков по площади распространения исследуемых горизонтов отображается на так называемых вероятностных картах, которые составляются для распределения пород-коллекторов, покрышек, нефтематеринских пород. В зависимости от изменения параметров производится раскраска наиболее перспективных или рискованных зон. Суммирование вероятностных карт дает итоговую карту риска, сравнение которой со структурной основой позволяет делать выводы о перспективах нахождения залежей углеводородов в изучаемом районе. Построение карт риска базируется на картах палеогеографии, картах изменения свойств пород по данным сейсморазведки и геоинформационных систем, данных геохимических изысканий. Принцип построения вероятностных карт пред- ставлен на Рис. 1.
Преимущество метода вероятностных карт заключается в том, что он обеспечивает систематический анализ геологических рисков на значительных территориях, а также позволяет выявить зоны с наиболее высокой вероятностью нефтегазоносности.
Данный вид анализа активно применяется в Департаментах геологоразведки Тюменского нефтяного научного центра (ТННЦ). Вероятностные карты, построенные на базе региональных карт палеогеографии, используют при планировании поискового и разведочного бурения. Новые данные по результатам выполненных сейсморазведочных работ и пробуренных скважин позволяют проводить детализацию и уточнение существующих карт.
Без ошибок
Применение вероятностной методики стало обычной практикой при прогнозной оценке запасов поисковых и разведочных объектов в ТНК-ВР. Она используется для обоснования минимальных, базовых и максимальных оценок ресурсов, которые затем используются в различных сценариях расчетов инвестпроектов.
Преимущество этой методики перед обычной детерминистской оценкой запасов заключается в том, что она позволяет учесть влияние неопределенностей всех подсчетных параметров, участвующих в оценке. Подсчет запасов выполняется по традиционным формулам, но в качестве подсчетных параметров используются не средние величины, а их статистические распределения. Расчеты производятся в программах, позволяющих выполнять стохастическое моделирование методом «Монте-Карло». Результат расчетов представляется также в виде распределения прогнозных запасов, где каждой вероятности от 0% до 100% соответствует своя величина запасов.
Вероятностная методика уже давно отработана в мировой практике, однако все еще существует ряд вопросов, связанных с верностью применения метода в различных случаях, как например, при определении суммарной вероятностной оценки по нескольким пластам и совместного применения с величинами геологического риска. Это типичные ошибки, которые совершают специалисты многих компаний.
У новичков не вызывает затруднений применение вероятностной оценки в программных средствах типа Crystal Ball – освоение такого программного обеспечения занимает не более часа. Однако получение корректных результатов требует соблюдения правил обращения с вероятностными величинами – как с исходными, так и с результирующими данными.
В Табл. 2 представлен пример вероятностной оценки по поисковому объекту, содержащему три перспективных горизонта, по каждому из которых выполнен прогноз с результатами в виде вероятностей (персентилей) Р10, Р20, …, Р90. В этом примере итоговое значение прогноза запасов по объекту в целом представлено в виде сумм запасов по соответствующим персентилям каждого горизонта. Это ошибочное действие при поведении прогнозов выполнялось подразделениями ГРР в начале внедрения вероятностной оценки в работу.
На сайте SPE есть публикация, описывающая эту типичную ошибку (см. E.C. Capen. «Probabilistic Reserves. Here at Last?», SPE, 2001). В статье излагаются правила действий с вероятностными величинами, а также правильный подход для получения суммарной прогнозной оценки. Для выполнения корректной оценки суммарных запасов по объекту в программе Crystal Ball наряду с прогнозами по отдельным горизонтам необходимо выполнить также прогноз по сумме запасов по всем горизонтам. Итоговая суммарная оценка, выполненная программой, будет значительно отличаться от простой арифметической суммы оценок по отдельным пластам. Если вероятности содержания запасов нефти по горизонтам независимы друг от друга, то диапазон правильного распределения суммарной оценки будет гораздо меньше. Это легко объясняется правилами действий с вероятностями независимых событий. Для нашего случая вероятность Р наступления хоть одного из трех независимых событий с вероятностями Р1, Р2, Р3 или их совместного наступления равна: Р=1-(1-Р1)*(1-Р2)*(1-Р3).
Итоговая вероятность по отношению к Р1, Р2, Р3 при такой операции увеличивается, следовательно, диапазон неопределенности уменьшается. При вероятностной оценке по горизонтам, зависимым друг от друга по каким-либо геологическим особенностям, проводятся корреляционные связи по параметрам, описывающим эти особенности. Диапазон итогового
прогноза при этом увеличивается.
Комбинирование вероятностной оценки с геологическими рисками
Стоит также уделить внимание совместному применению вероятностной оценки и величин геологического риска. На Рис. 2 изображены интегральные распределения вероятностной оценки запасов по одному из геологических объектов без учета и с учетом геологического риска. Этот рисунок хорошо иллюстрирует суть правильного взаимодействия вероятностной оценки и значений риска (вероятности открытия залежи углеводородов). Она заключается в том, что геологический риск, по сути, является масштабирующим коэффициентом оси вероятностей, а не оси запасов.
На практике коэффициенты риска используются при планировании прогнозных приростов запасов и описывают возможность нахождения залежей углеводоро- дов. При реализации программы ГРР правильная оценка рисков позволяет добиться значений фактических приростов запасов, близких к запланированным. При прогнозе приростов с применением обычной детерминистской оценки итоговые значения запасов по объектам умножаются на значения рисков. По аналогии с этим, в начале внедрения вероятностной оценки в производственный процесс в подразделениях ГРР, результаты вероятностной оценки также умножались на значения рисков, что является неверным подходом.
Результаты детерминистской оценки представлены средними значениями, и их умножение на вероятность дает корректный результат. Однако умножать величину риска на значения запасов, соответствующие вероятностям Р10, Р20, …, Р90, методически неверно. Корректную оценку с учетом рисков также можно выполнить в программе Crystal Ball. Результаты оценки на первый взгляд могут показаться необычными. К примеру, при значении риска 0,5 значения запасов, соответствующие вероятностям Р50 и меньше, равны 0. Однако надо иметь в виду, что вероятность успеха 0,5 означает, что в 50% случаев может наступить «неуспех».
Правильная оценка рисков позволяет избежать прямых экономических и репутационных потерь, а также ухудшения рыночной капитализации. Поэтому для любой нефтяной компании эффективная оценка рисков по всем аспектам недропользования является одной из ключевых задач.
Спасибо компании TNK-BP и журналу «Новатор» за предоставление материалов.
