Анализ карт изобар является основой при отслеживании текущего состояния и планировании дальнейшей разработки месторождения [1–4]. Методы построения карт изобар основаны на разных подходах, среди которых наиболее распространенными являются интерполяция замеренных пластовых давлений по исследованиям в отдельных скважинах [2], построение 2D гидродинамических моделей (ГДМ) [5] и настройка на замеры пластового давления, а также получение карт распределения давления с использованием 3D ГДМ. Каждый из методов обладает своими преимуществами и недостатками, однако общей является необходимость настройки карт распределения давления на результаты газодинамических исследований скважин
(ГазДИ) [4].
Для построения карт изобар методом интерполяции требуется, чтобы на момент их создания исследованиями был охвачен значительный объем фонда скважин [6]. При этом ГазДИ должны быть актуальными — временной интервал между проведением ГазДИ и построением карт изобар не должен превышать шести месяцев для низкопроницаемых газовых пластов [6]. Однако в условиях низкопроницаемых пластов выполнение данных требований оказывается практически невозможным. Длительные остановки, необходимые для проведения ГазДИ, приводят к значительным потерям в объемах добычи. В связи с этим для работы с низкопроницаемыми пластами необходимо применять более совершенные методы, которые позволят минимизировать потери и повысить эффективность процесса добычи. На достоверность карт изобар также влияет длительность проведенного ГазДИ, так как это определяет расстояние от скважины до контура исследования [7]. В низкопроницаемых коллекторах отличие в полученных по ГазДИ пластовых давлениях для разных контуров может быть значительным.
Применение 2D ГДМ позволяет выполнить расчет давлений на всех участках месторождений, при этом требование к актуальности замеров пластовых давлений снимается, так как сопоставление с пластовыми давлениями можно проводить в течение всего периода разработки. Карты изобар получаются после настройки 2D-модели на исторические данные разработки. Наличие промысловых исследований с замерами пластовых давлений позволяет проверить корректность карты изобар и повысить достоверность адаптации 2D-модели на фактические данные разработки. Применение 2D-модели по сравнению с методом интерполяции является более предпочтительным вариантом, так как позволяет учесть замеры пластовых давлений за всю историю разработки. Существенным ограничением 2D-модели является отсутствие детализации по разрезу, поскольку осуществляется осреднение параметров среды. Исключить эти недостатки позволяет применение 3D ГДМ, в которой учитывается необходимая детализация по разрезу одного или нескольких продуктивных пластов. На ранних временах для увеличения достоверности 2D или 3D ГДМ предпочтительно обеспечить высокий охват замерами. В дальнейшем количество исследований можно сократить и проводить их только в зонах активной разработки и новых скважин, не охваченных замерами. Критерием для проведения дополнительных исследований на участке месторождения может служить неудовлетворительная согласованность уже выполненных ГазДИ с результатами моделирования в ГДМ.

На месторождениях с низкопроницемыми коллекторами, как правило, не проводится достаточное для достоверной настройки ГДМ количество традиционных ГазДИ. Так, например, метод регистрации кривой восстановления давления (КВД) с определением пластового давления требует длительной остановки добывающих скважин, что сопряжено с потерями в добыче [8, 9]. В таких условиях актуальной является задача апробации и тиражирования новых «малозатратных» видов ГазДИ. Одним из таких является метод анализа добычи и давления (АДД) c прогнозом пластового давления [8]. Он не требует остановки действующей добывающей скважины или ограничения режима ее работы, при этом необходимо наличие непрерывных исходных данных о дебитах и забойных давлениях [10]. Еще одним из преимуществ данного метода в сравнении с классическим ГазДИ является то, что в рассматриваемых условиях АДД позволяет определять динамику величины пластового давления на контуре исследования, которое сопоставимо с половиной расстояния до скважин окружения. Классическая КВД позволяет оценить только текущее пластовое давление на дату проведения исследования. При этом контур исследования по КВД, как правило, существенно меньше расстояний между скважинами ввиду ограниченности длительности остановки скважин и значительных потерь в добыче при остановке скважин [9]. Таким образом, при оснащении скважин глубинными датчиками давления применение метода АДД с прогнозом пластового давления позволит увеличить охват оценок пластового давления как по времени, так и по количеству скважин, что повысит достоверность карт изобар в 2D и 3D ГДМ.
В низко- и сверхнизкопроницаемых (менее 0,01×10^-15м²) коллекторах, насыщенных газом, определение пластового давления при «коротких» длительностях исследований осложняется отсутствием предпосылок для достижения псевдорадиального режима течения [11] из-за низкой проницаемости и наличия трещин гидроразрыва пласта (ГРП) со средней полудлиной порядка 300 м. Кроме того, на небольших расстояниях от скважины из-за значительных перепадов давления между скважиной и контуром питания существенно изменяются свойства газа (изменение коэффициента пьезопроводности пласта может достигать 100 % [12]), а также в окрестности скважины и трещины ГРП выделяется конденсат [12], что снижает достоверность определения пластового давления. По этой причине большую востребованность получают «малозатратные» виды ГазДИ со значительным периодом наблюдения и расстоянием до контура исследования. В работе [8] показана эффективность применения практически неограниченных по длительности исследований скважин, таких как АДД с прогнозом пластового давления в программном
комплексе (ПК) «РН-ВЕГА», который является инструментом для анализа и интерпретации гидро- и газодинамических исследований скважин в линейке корпоративного программного обеспечения ПАО «НК «Роснефть».
В данной работе апробирована методика учета результатов АДД с прогнозом пластового давления на необходимом контуре исследования, которая реализована в ПК «РН-ВЕГА», при построении карт изобар в гидродинамическом симуляторе ПК «РН-КИМ», который является инструментом по созданию, расчету и анализу трехмерных ГДМ месторождений в линейке корпоративного ПО ПАО «НК «Роснефть». Стоит отметить, что авторы не призывают отказаться от проведения традиционных ГазДИ и построения карт изобар методом интерполяции, а предлагают расширить перечень входных данных путем добавления «малозатратных» ГазДИ и повысить достоверность карт давлений, полученных при 3D гидродинамическом моделировании.

Реализация предлагаемой методики построения карт изобар в ГДМ требует учета результатов ГазДИ методами АДД и КВД. Для построения цифровой модели требуется большое количество входных данных высокого качества и детализации. Кроме входных данных для использования ГДМ необходима настройка модели на фактические показатели разработки (дебит газа и забойное давление) и величины пластовых давлений, определенных в результате ГазДИ. При этом другие результаты интерпретации АДД (проницаемость пласта, параметры трещины ГРП и т.д.)
также должны быть использованы при настройке ГДМ.
Методика определения текущего пластового давления по АДД заключается в моделировании синтетических КВД в рассматриваемые моменты времени. В ПК «РН-ВЕГА» рассчитывается динамика изменения пластового давления на контуре исследования скважины [10]. В работе [13] показано, что по КВД определяется среднее давление на контуре исследования скважины в зависимости от способа интерпретации. При этом «малозатратные» ГазДИ с прогнозом пластового давления также позволяют рассчитать текущее пластовое давление и восстановить динамику его изменения.
Пластовые давления, полученные по результатам АДД в ПК «РН-ВЕГА», можно учесть двумя способами при гидродинамическом моделировании в ПК «РН-КИМ». Первый способ заключается в «прямом» моделировании синтетических КВД в симуляторе в ПК «РН-КИМ». Это требует сопоставления рассчитанных значений забойного давления и дебита скважины с фактическими промысловыми данными, которые замеряются с высокой дискретностью (~1 замера в секунду на начальных этапах ГазДИ). Этот подход не требует явного выделения области дренирования скважины для получения усредненного значения пластового давления в ГДМ, что затруднительно в продуктивных пластах с высокой неоднородностью и наличием скважин со сложным заканчиванием, например, горизонтальных скважин (ГС), скважин с ГРП, ГС с многостадийным ГРП, многозабойных скважин и др. Но такой подход требует измельчения ячеек в модели и уменьшения временного расчетного шага, т.к. реальные промысловые данные имеют высокую дискретность. Как правило, осуществляется измельчение расчетной сетки в окрестности скважины и трещины ГРП [12].
Кроме того, при настройке ГДМ даже по одной скважине требуется воспроизведение нескольких синтетических КВД. В совокупности с измельчением расчетной сетки и уменьшением временного шага процесс настройки ГДМ на данные КВД и синтетических КВД при АДД может потребовать значительных трудозатрат.

Второй подход основывается на явном выделении контура исследования скважины с трещиной ГРП в существующей версии ГДМ, определении среднего пластового давления внутри этой области или на контуре исследования и дальнейшем сопоставлении с результатами прогнозирования пластового давления по «традиционным» и «малозатратным» ГазДИ. При этом не требуется проводить модификации ГДМ, изменять расчетную сетку и уменьшать расчетный шаг.
Пластовое давление, определенное по КВД, может соответствовать либо давлению на контуре исследования скважины, либо среднему пластовому давлению внутри этого контура в зависимости от выбора способа интерпретации КВД. Как правило, расстояние до контура исследования скважины определяется из выражения [13]:

где k — проницаемость продуктивного пласта, м², t — время, с, φ — пористость, μ — вязкость, Па∙с, Ct — общая сжимаемость системы, 1/Па. Однако стоит отметить, что в условиях газовых месторождений в скважинах с трещиной гидроразрыва расстояние до контура исследования рассчитывается от границы «трещина-пласт», а сам контур имеет эллиптическую форму.

Результаты интерпретации АДД с восстановлением динамики пластового давления (Рпл) в ПК «РН-ВЕГА» позволяют рассчитать пластовое давление на необходимых контурах исследования, расстояние до которых существенно превышают соответствующие расстояния, которые получены в процессе проведения «традиционных» ГазДИ с «короткими» КВД (со средней длительностью ~10 сут.). Расстояние до контура исследований по «коротким» КВД для рассматриваемых условий, согласно формуле (1), не превышает 50 м, что сопоставимо с расстояниями от скважин с трещинами ГРП, в которых происходит значительное изменение коэффициента пьезопроводности из-за изменения свойств газа и выпадения конденсата.
Эксплуатация добывающих скважин со значительными перепадами давлений в низкопроницаемых газовых пластах приводит к изменению свойств газа и требует увеличения размера контура исследований вокруг трещины гидроразрыва. Размеры этого контура должны быть больше, чем расстояния, в пределах которых изменяются свойства газа вокруг границы «трещина-пласт» [14].
В рамках данной работы проанализированы поля насыщенности в цифровой модели около скважины с трещиной ГРП и проведены оценки расстояний (Lk) до областей, в которых не образуется конденсат. Согласно (1) можно рассчитать длительность необходимой остановки по синтетическим КВД при ГазДИ методом АДД с прогнозом пластового давления:

Из формулы 2 видно, что длительность остановки зависит от свойств пласта, которые могут быть скорректированы в процессе настройки ГДМ. Таким образом, процесс настройки модели на результаты оценок пластового давления по АДД должен быть итеративным с корректировкой не только свойств месторождения, но и величины Lk. В качестве начального приближения предлагается использовать значения параметров, полученных в результате интерпретации АДД.
Так как в ГДМ полагается, что скважина расположена в центре ячейки, внутрь которой попали координаты этой скважины, то расстояние до контура исследования скважины отсчитывается от центра этой ячейки. Если скважина пересекает несколько ячеек (например ГС), то контур очерчивается вокруг всех перфорированных частей ствола ГС.
В случае наличия на скважине трещины ГРП для каждой ячейки, которую пересекает трещина, строится контур. Если контуры от разных перфораций или трещины ГРП одной скважины пересекаются, то итоговым считается контур, объединяющий все контуры перфораций, как изображено на рисунке 1.

Для каждой скважины рассчитывается средневзвешенное по поровому объему пластовое давление по ячейкам ее контура или внутри контура, в зависимости от выбранного метода интерпретации ГазДИ:

где Pj — расчетное пластовое давление в j ячейке, V_j — поровый объем j ячейки.
Далее по полученному множеству ячеек на дату остановки с ГазДИ осредненное по поровому объему значение пластового давления сравнивается с результатами оценки пластового давления по «малозатратному» АДД или «традиционному» КВД с большой длительностью.

В качестве примера рассмотрена залежь одного из месторождений, на котором проводились «короткие» КВД с небольшими расстояниями до контуров исследований и выполнялись оценки пластового давления по «малозатратным» АДД на необходимом контуре, сопоставимом с расстоянием до скважин окружения. За 18 лет проведено 166 КВД, то есть в ГДМ добавлено 166 значений пластовых давлений на небольших расстояниях до контуров исследований, в которых можно сравнить пластовое давление по ГазДИ и ГДМ. Дополнительно проанализированы промысловые данные по скважинам с наличием забойных датчиков давления и выполнены оценки 251 пластового давления по АДД. Настройка ГДМ на пластовые давления осуществлена на период 17 лет, данные за 18-й год использованы в качестве тестовых значений.
Необходимый контур исследования по АДД в каждой скважине выбирался индивидуально с предварительным рассмотрением вычисленных карт давлений и карт насыщенностей в ПК «РН-КИМ». Полученные расстояния до контуров исследования варьировались от 150 до 400 м, т.е. больше, чем расстояние от скважины с трещиной ГРП, в пределах которого значительно меняются свойства газа.

Сопоставление с промысловых данных с оценками пластового давления по фактическим КВД для скважины с ГРП возможно, как правило, только на момент проведения исследования (рис. 2а).

Из рисунке 2а видно, что рассчитанное в ГДМ пластовое давление удовлетворительно согласуется с пластовыми давлениями по «коротким» КВД.
При этом оценки пластового давления по «малозатратному» ГазДИ методом АДД позволяют выполнить сопоставление в различные моменты, т.к. данный подход дает возможность восстановить динамику пластового давления за весь период с наличием данных по динамике изменения забойных давлений и дебитов в газовых скважинах. Если не дополнять модель другими оценками пластового давления, которые могут быть получены по АДД, то можно получить ГДМ в ПК «РН-КИМ» с некорректной настройкой из-за недостаточности замеров пластового давления по ГазДИ.
На рисунке 2б проиллюстрирован случай удовлетворительной адаптации показателей работы скважины на историю разработки. В этом случае пластовые давления по ГДМ согласуются как с оценками давлений по «коротким» КВД, так и с прогнозными давлениями по АДД с непрерывными глубинными замерами забойного давления.
Для скважины 229 приведено сопоставление пластовых давлений по ГДМ и ГазДИ. Как видно из рисунка 3а, данные хорошо согласуются как по валидационной, так и по тестовой выборкам. Общее сопоставление пластовых давлений, полученных в ГДМ и по оценкам пластового давления по «традиционным» и «малозатратным» ГазДИ, представлено на рисунке 3б.

Расхождения меньше 25 % для данных раньше 2024 года наблюдаются в 98 %
случаев, меньше 10 %–в 72 % случаев. Для тестовой выборки (данные за 2024 г.) рассчитанные пластовые давления в ГДМ удовлетворительно (с погрешностью 25 %) согласуются с оценками пластового давления по ГазДИ в 100 % случаях, а с погрешностью 10 % — в 59 % случаев.
После настройки цифровой ГДМ в ПК «РН-КИМ», в том числе на оценки пластового давления по «коротким» КВД и пластовые давления по длительным наблюдениям дебитов/давлений с глубинных датчиков, и применения подхода по АДД построена карта пластового давления (рис. 4). Полученная карта давлений согласуется с замерами пластовых давлений по «коротким» КВД и «малозатратным» ГазДИ с применением подхода АДД в скважинах с непрерывными глубинными замерами давлений. Полученная карта давлений учитывается при планировании геолого-технических мероприятий.