Углеводородная (УВ) система – это природная система, включающая в себя очаг генерации УВ (активную, генерирующую УВ область нефтегазоматеринской (НГМ) породы) и все произведенные в этой области углеводороды, а также все геологические элементы и процессы, которые играли существенную роль в аккумуляции этих УВ.

Взаимодействие элементов УВ системы с проистекающими в ней процессами описывает Концепция УВ системы.

Концепция УВ системы – это последовательность базовых технологических решений, которая позволяет объединить в едином контексте элементы и процессы, являющиеся ключевыми для образования и существования залежей УВ.

Пространственно УВ система охватывает области активной нефтегазогенерации и все генетически связанные с ними залежи нефти и газа. Функционально УВ система включает в себя все геологические элементы и процессы, существенные для образования и существования этих залежей.

Существенными элементами УВ системы являются нефтематеринская порода, коллектор, покрышка, перекрывающие отложения. Основными процессами нефтяной системы являются: образование ловушки, генерация, миграция и аккумуляция УВ.

Моделирование УВ системы предполагает построение компьютерной модели каждого из этих процессов, что позволяет достигнуть качественного понимания основных факторов, определивших развитие УВ системы, и сделать количественную оценку объемов сгенерированных, мигрировавших и аккумулированных УВ, оценить геологические риски наличия залежи.

Совместное рассмотрение и сравнительный количественный анализ всех УВ систем данного осадочного бассейна позволяет определить их роль в формировании УВ потенциала изучаемой территории и выполнить количественную оценку потенциальных ресурсов и запасов как всего осадочного бассейна в целом так и каждой отдельно взятой ловушки.

Для полного всестороннего изучения УВ системы необходимо, во-первых, идентифицировать и максимально полно охарактеризовать ее элементы: НМТ, коллектор, покрышку, пути миграции и, во-вторых, построить адекватную модель процессов УВ системы. Эта вторая задача решается путем компьютерного моделирования процессов, определяющих образование залежи, а именно

• тектонических процессов, определяющих формирование и эволюцию осадочного бассейна,
• истории погружения осадочного бассейна, заполнения его осадками, эволюции структурного плана;
• тепловой истории литосферы и осадочного чехла;
• процессов генерации углеводородов (УВ);
• первичной и вторичной миграции УВ, аккумуляции УВ и консервации их в ловушках.

Все эти задачи могут быть решены с помощью специализированного программного пакета моделирования углеводородных систем «МОБиУС»

В исследованиях, проводимых в области нефтяной геологии выделяются 4 подхода, различающихся как своим предметом, так и своими методами (Magoon, 1987). Предметом исследований может быть:

• осадочный бассейн;
• углеводородная система осадочного бассейна;
• группа однотипных ловушек (petroleum play) в пределах исследуемой территории;
• отдельная залежь.

Соответственно, изучением этих объектов занимаются:

• анализ осадочных бассейнов (basin analysis), изучающий стратиграфию, и стуктуру осадочного наполнения бассейна, геодинамические модели погружения бассейна, седиметологические модели накопления осадков и модели процессов дальнейшей эволюции осадочно-породного содержимого; предмет и цель анализа осадочных бассейнов – осадочная порода;
• анализ углеводородных систем (petroleum system) осадочного бассейна, исследующий различные аспекты генетической связи между нефтематеринской породой и залежью; предмет и цель анализа углеводородной системы – определить наличие углеводородов в ловушке;
• исследование  перспективной площади/месторождения (petroleum play),  изучающее группу однотипных, существующих в настоящий момент ловушек и площадей с точки зрения их экономической эффективности и технологических аспектов их разработки;
• исследование отдельной залежи (drilling prospect) – предметом которого является геологическая модель и модель разработки отдельной ловушки или залежи

Таким образом, анализ бассейнов сфокусирован на погружении и образовании осадочного чехла, анализ УВ системы – на нефтематеринской породе, исследованниия перспективной площади и отдельной залежи –  на скоплениях нефти и газа.

Термины  анализ и моделирование описывают очень близкое содержимое, с той лишь разницей, что анализ фокусируется на изучении существующей реальности, а моделирование – на изучении гипотетических моделей, но как при анализе не обойтись без привлечения моделей, так и моделирование невозможно без всестороннего изучения фактических данных.

Концепция УВ системы была разработана для того, чтобы объединить в едином контексте элементы и процессы, существенные для образования и существования залежей УВ (Magoon, Dow, 1994). Пространственно УВ система охватывает области активной нефтегазогенерации и все генетически связанные с ними залежи нефти и газа. Углеводородная система включает в себя все геологические элементы и процессы, существенные для образования и существования этих залежей. Существенными элементами УВ системы являются нефтематеринская порода, коллектор, покрышка, перекрывающие отложения. Основными процессами нефтяной системы являются: образование ловушки, генерация, миграция и аккумуляция УВ. Моделирование УВ системы предполагает построение компьютерной модели каждого из этих процессов, что позволяет достигнуть качественного понимания основных факторов, определивших развитие УВ системы, и сделать количественную оценку объемов сгенерированных, мигрировавших и аккумулированных УВ. Совместное рассмотрение и сравнительный количественный анализ всех УВ систем данного осадочного бассейна позволяет определить их роль в формировании УВ потенциала изучаемой территории и выполнить количественную оценку потенциальных ресурсов и запасов как всего бассейна в целом так и каждой отдельно взятой ловушки.

УВ система – это природная система, включающая в себя активную (генерирующую УВ) область НМ породы (очаг генерации УВ) и все произведенные в этой области углеводороды, а также все геологические элементы и процессы, которые играли существенную роль в аккумуляции этих УВ. Говоря об активности нефтематеринской породы, мы не требуем того, чтобы она обязательно была активна в настоящий момент, достаточно, чтобы она была активной в какой-то из моментов геологической истории.

Элементами УВ системы являются:

• очаг нефтегазогенерации (область активной НМ породы),
• пути миграции,
• коллекторы,
• покрышки,
• перекрывающие породы,
• геологические процессы сформировавшие все вышеперечисленное.

Процессы УВ системы – это

• образование ловушки,
• генерация УВ,
• миграция УВ
• аккумуляция УВ.

Эти элементы и процессы локализованы в пространстве и во времени.

Элементы и элементарные процессы УВ системы образуют функциональные единицы, как например, ловушки.

При идентификации УВ системы выделяют ее основные элементы и описывают их географическое, стратиграфическое и временное распространение.

В одном осадочном бассейне может одновременно быть несколько УВ систем.

Более одной УВ системы может существовать если в разрезе имеется несколько потенциальных НМ пород, достигших главной фазы нефтегенерации или если рассматриваемая область охватывает несколько активных очагов генерации УВ.

Наименование УВ системы включает  наименование НМ породы и наименование основного резервуара.  УВ сгенерированные в одной НМ свите могут в результате миграции оказаться в нескольких резервуарах. Но очень часто бывает так, что большая часть всех скоплений УВ приурочено к одному какому-то стратиграфическому интервалу.  Именно наименование этой формации и входит во вторую часть наименования УВ системы.

Так, например, для многих крупнейших месторождений УВ Западной Сибири очаг генерации приурочен к баженовской свите, а ловушки располагаются в пределах неокомских клиноформ: соответствующая УВ система должна именоваться баженовско-неокомской.

Анализ УВ системы состоит в:

• выделении ее основных элементов,
• их пространственной локализации и временной привязке (географическое, стратиграфическое и временное распространение),
• определении временных соотношений (timing) между процесами,
• определении критического момента УВ системы.

 Критический момент УВ системы – это выделенный исследователем период геологического времени, в который произошла генерация, миграция и аккумуляция большей части  углеводородов данной УВ системы. Этот момент представляет собой наиболее активную фазу УВ системы.

Оценки УВ системы, выполненные вручную, пригодны только в качестве первого грубого приближения. Дальнейшие, более качественное исследование требует выполнения компьютерного моделирования процессов УВ систем осадочного бассейна: расчета одно-, двух- или трехмерных реконструкций истории погружения и формирования структурного плана, моделей истории прогрева, нефтегазогенерации и эмиграции УВ, вторичной миграции и аккумуляции. Результаты моделирования представляются в виде  серии одномерных диаграмм истории погружения и генерации УВ, двумерных разрезов и карт на ключевые моменты геологического времени. Все это дает более точную картину функционирования УВ системы с течением геологического времени нежели единичные диаграмма истории погружения, карта и разрез только на критический момент.

На рисунках ниже приведены примеры расчета моделей УВ систем различных осадочных бассейнов России, выполненные в программном комплексе «МОБиУС» (старое название «Sedim»); комментарии приведены в подрисуночных подписях.

Самое главное, что дает анализ УВ систем  помимо понимания — это возможность определить какие из ловушек пусты и какие заполнены, чем заполнены (нефтью или газом) и насколько заполнены. Все это служит основой для более точного подсчета ресурсов и для выбора направлений и локализации нефтепоисковых работ.

Дж. Хант (Hunt, 1996) на основании работы Мурриса (Murris, 1984) приводит следующий пример. Компания Шелл разрабатывала некоторую лицензионную область, в пределах которой было выделено 165 потенциально нефтегазоносных структур. По результатам бурения 45 ловушек были заполненны углеводородами, в то время как 120 оказались пустыми. После бурения, когда уже были известны его результаты была выполнена оценка эффективности стратегии бурения, которая оценивалась исходя из суммарных запасов открытых месторождений в сравнении с ожидаемыми, если бы количество возможных скважин было фиксированным  и небольшим (например равным 20). Наименее эффективной оказалась стратегия, где структура для разбуривания выбиралась случайным образом. На 18% эффективнее оказалась бы стратегия, где сначала разбуривалась самая большая из оставшихся структур. Самой же эффективной оказалась стратегия, основанная на результах анализа углеводородных систем – этот подход оказался бы на 63% эффективнее, нежели случайный выбор. Сумарные запасы месторождений вскрытых первыми 20 скважинами в этом случае составляли бы 3.4 млн. барелей, в то время как при разбуривании, основанном на размере ловушки? – только 800 млн. барелей. Этот пример иллюстрирует то, каким образом применение анализа УВ систем может быть использовано нефтяными компаниями для уменьшения рисков на ранних этапах разработки месторождений нефти и газа.