Fault Facies prosjektet

Transkript

1 Petromaks seminaret 4-5 oktober 2005 Jan Tveranger & FF-prosjekt-gruppen Fault Facies prosjektet Fault Facies Department of Earth Scienc

2 FF-prosjektet Initiert og koordinert av CIPRs geologigruppe i 2004 Tre-årig prosjektperiode budsjettramme 20 MNOK+ Samarbeidspartnere: Norsk Regnesentral Roxar Software Solutions Institutt for Geofag (UiB) Matematisk Institutt (UiB) Involverer 30 forskere og studenter (Geologi, Matematikk, statistikk, tikk, programmering,, petrofysikk, modellering) Industripartnere: Statoil Conocophilips Flere andre selskaper har vist interesse forhandlinger pågår

3 Fault Facies-prosjektets hovedmål Forbedre realisme i måten strukturgeologiske heterogeniteter implementeres på i reservoarmodeller Forstå, fange opp og kvantifisere forkastningers påvirkning på væskestrøm v i petroleumsreservoarer Utvikle en forbedret metode for forkastningsmodellering innenfor rammen av eksisterende modelleringsverktøy for å sikre at metoden lett kan integreres i en standard industriell modellbyggingsrutine Konvensjonell modell Fault Facies modell Fault Facies

4 Reservoarmodeller Geo-modell: 3D Beskrivelse av petroleumsreservoarers geometri, arkitektur og o petrofysiske egenskaper Simuleringsmodell: Bruker Geo-modeller pluss beskrivelse av dynamiske egenskaper til å simulere væske- og gasstrømning i reservoaret Viktigste verktøy til å predikere reservoaroppførsel og produksjon, on, og til å evaluere konsekvenser av planlagte produksjonstiltak Geologisk modell Simulerings modell Feltevaluering, Beslutningsgrunnlag God beslutning $ Dårlig beslutning

5 Byggesteiner Brønndata Seismikk Geologisk kunnskap/feltanaloger Verktøy Modelleringsprogrammer Hovedmål Beskrive reservoargeometri og fordelingen av petrofysiske egenskaper i 3D Geo-modellen Sedimentære heterogeniteter Strukturelle heterogeniteter

6 Sedimentære heterogeniteter Avsetningsarkitektur Sedimentære facies arkitekturelementer med gitte geometrier, dimensjoner og petrofysiske egenskaper Inkluderes som 3D legemer i modellgitteret Stokastisk modellering med brønn og analogdata som grensebetingelser

7 Betydningen av strukturelle heterogeniteter Tektonisk påtrykte geometriske og petrofysiske egenskaper (forkastninger, sprekker, leirsmøring, breksjering etc.) Forkastninger og forkastningsrelaterte strukturer finnes i de fleste petroleumsreservoarer og har betydelig innflytelse på reservoaregenskaper Reservoarer med forkastninger er generelt Vanskelige å bore (tid/pris/risk/borhullstabilitet borhullstabilitet) Vanskeligere å produsere (segmentering/forseglingsproblematikk) Svært uforutsigbare m.h.t. væskestrømning Potensiell økonomisk gevinst på forbedrede prediksjoner er i 100-millionersklassen

8 Forkastninger i naturen 1 Gouge & breccia Shear-stratified lensoid structure Brecciation Hydrothermal calcite Pisia fault, Greece, Photo: A. Braathen

9 Forkastninger i naturen 2 70 m Fault gouge 0.8 m Doumena fault, Greece, Photo: T.Skar 3 m

10 Forkastninger i naturen 3 Hengblokk Hengblokk 10m Wadi Khabouba, W.Sinai, Photo J. Tveranger

11 Forkastninger i naturen 4 Liggblokk Linse Hengblokk 30m Forkastningssone W.Sinai, Photo J. Tveranger

12 Hva er så en forkastning? En forkastning består av En forskyvning av stratigrafien (seismisk/subseismisk subseismisk skala) En endring av de opprinnelige petrofysiske egenskapene til vertsbergarten i og rundt forkastningen Hangingwall damage zone Fault core Footwall damage zone Background fracturing Fossen et al.

13 Innvirkning på reservoarer Forkastninger påvirker geometri og egenskaper i reservoaret Påvirkningen kan strekke seg fra selve forkastningen og langt inn i vertsbergarten (opp til flere hundre meter) Graden av påvirkning er bestemt av Tektonisk regime (ekstensjon, kompresjon etc.) Forkastningssprang Litologi (bergart, stratigrafi, avsetningsmiljø) Begravningshistorie (diagenese( diagenese, temperatur, trykk) Adapted from Gabrielsen et al. Submitted

14 Forkastningsmodellering Seismisk tolking - forkastningsplan Forskyvning i gitter (unntatt subseismiske forkastninger.) Påvirkning av væskestrøm inkluderes i simuleringsmodellen v.h.a. transmissibilitetskoeffisienter for strømning gjennom planet. Disse D beregnes ut fra Tilpasning av modellen til produksjonsdata (historietilpasning) Softwareapplikasjoner (HAVANA,( Juxtaposition, TransGen, o.a.).) som kalkulerer permeabilitet gjennom planet

15 Forkastninger i naturen vs. Forkastninger i reservoarmodeller Forkastninger på seismisk skala har en kompleks arkitektur 1 Forkastningsbetingede m 3m 4m 2.5m endringer er ikke avgrenset 2m 1m til et plan, men påvirker et bergartsvolum 2m Strømning gjennom forkastninger 7 er en funksjon av hvordan de petrofysiske endringene av vertsbergarten er fordelt i dette volumet 1m Observasjoner 5 6 Forkastninger representeres som plan eller planære forskyvninger i modellgittert Forkastningsbetingede endringer i petrofysiske egenskaper rundt forkastningen utelates Strømning gjennom forkastninger kalkuleres kun i planet (i.e. 2D), strømning langs forkastninger kan bare behandles deterministisk ( best guess ) Modellrepresentasjon

16 Konsekvenser Eksisterende metoder fanger ikke opp Realistiske forkastningssonearkitekturer Endringer av petrofysiske egenskaper i forkastningspåvirkede bergarts gartsvolumer Faktisk usikkerhet i den geologiske modellen For strømningssimuleringer som beslutningsverktøy kan dette medfore at faktisk 3D strømning i og gjennom forkastningssoner fanges ikke opp in-place volumer overvurderes forkastningsforsegling overforenkles kommunikasjon gjennom og langs forkastninger må enten beregnes med m forenklede 2D metoder eller settes ad hoc v.h.a. historietilpasning (svært begrenset verdi som prediktivt verktøy) avvik mellom brønnoppførsel og simulering tilskrives ofte forkastningspåvirkning (umulig å skille mellom effekter som skyldes den sedimentære modellen og den d strukturelle modellen)

17 Spørsmål Er en volumetrisk gridding av forkastninger mulig? Vil en bergart som utsettes for en bestemt grad av deformasjon (strain) danne predikerbare og kvantifiserbare elementer og strukturer (Fault( Facies)? Kan de petrofysiske egenskapene til disse elementene predikeres? Kan romlig strain fordeling i deformerte reservoarer estimeres? Kan det deformerte bergartsvolumet populeres med Fault Facies, der fordelingen av egenskaper kondisjoneres av strain? Ja prototype allerede utviklet av prosjektet Sannsynlig; krever en kompilering av en omfattende database for å kartlegge.. Enkelte grenseverdier er allerede etablert Sannsynlig; krever en kompilering av en omfattende database Ja flere eksisterende teknikker med ulik oppløsning Ja kondisjonert objekt-basert basert modellering er standard for sedimentær facies modellering

18 Fremgangsmåte Etablere definisjoner og en database for geometri, dimensjoner og o petrofysiske egenskaper til Fault Facies i ulike vertsbergarter Finne en sammenheng mellom vertsbergart og Fault Facies-egenskaper egenskaper som en funksjon av strain Udeformert reservoarbergart Strain FF-1 FF-1 FF-1 Etablere en egnet metodikk for estimering av strain i og rundt forkastningssoner Modifisere eksisterende gitterbyggere til å håndtere volumetrisk gridding av forkastningssoner Etablere robuste oppskaleringsprosedyrer for forkastningsbergarter Utvikle en brukermanual for metoden til bruk for praktisk reservoarmodellering

19 Prosjektmoduler MODUL 1:GRID DESIGN MODUL 2: Forkastningsbergarter og egenskaper MODUL 3: STRAIN FORDELING Katalog over forkastningssonegeometrier Spesifisere input til Fault Facies database Fault Define Facies Fault definisjoner og Facies klassifikasjonsskjema types Felt studier av strain fordeling Kompilere alle publiserte data Algoritmer for volumetrisk gridding av forkastninger Kompilere og organisere all publisert informasjon i en FF database Review and add published data to database Testing av ulike verktøy m.h.t. egnethet Tilpasse modellerings- Verktøy til å håndtere FFmodellering Feltstudier for å supplere databasen Field studies to augment database Studier av FF petrofysikk gg sammenheng med strain Investigate petrophysical props. of fault rocks to augment database and link to strain Velge en egnet en metode for predikering Av strain fordeling I forkastningspåvirkede reservoarer Teknologisk rammeverk RMS/Havana/Eclipse/Athena Fault Facies database Verktøy til beregning av 3D strain fordeling (FF kondisjoneringsparameter) MODUL 4: SYNTETiSKE FF MODELLER Benchmark studie Etabler metoder and arbeidsflyt Modelleringsmetoder og test matrix MODUL 5: SIMULERING OG TESTING Oppskaleringsmetoder Simulering av test matrix modeller Håndtering av FF modeller + impact atlas Generere en matrix av syntetiske FF geo-models Analyse av reservoarresponser FF-model av et felt I drift Simulering og historietilpasning MODULE 6: MODELL AV FELT I DRIFT Manual for FF modellering Sammenligningsstudie med Konvensjonell modell

20 Foreløpige resultater Modul 2 Size INTERACTION Fault Regime Fault System Single Fault Architecture Strain Geometry Distribution Orientation Orientation Magnitude Planar, listric, ramp-flat-ramp etc. Klassifikasjons-skjema skjema for fault facies typer tilpasset objekt- baserte modellerings-metoder metoder Fault Facies associations Strain envelope Structural element combinations Dimensions Sense Volume Shape Zonation Fault core Damage zone Extended damage zone Fault rocks Lenses Normal Strike-slip Reverse Fault core Damage zone Extended damage zone Slip magnitude Sand Clay Mixed units Host rock Fault rock Cataclastic Along strike Across strike Database publiserte data om kvantifisering av forkastningselementer og egenskaper Feltstudier forkastningskjernearkitektur og deformasjonssoner (Sinai( Sinai,, UK, Korsika, Kvamshesten,, Korint) Fault Facies Structural elements Deformation bands Slip surfaces Extensional fractures Phyllosilicate Disaggregation Joints Veins Lab.studier ringskjær & porenettverksmodellering Compressional fractures Cleavage Stylolites

21 Foreløpige resultater Modul 2 Konseptstudie fra feltobservasjoner til FF simuleringsmodell (Doumena( forkastningen, Korint). Identifikasjon, modellering og oppskalering av Fault Facies k i, averag e k i, avera ge Nøttveit 2005

22 Foreløpige resultater Modul 1 Prototype modell, arbeidsmetode og software modifikasjon klar Teknikken muliggjør bruk FF modellering i alle eksisterende RMS reservoarmodeller FF-database FF-sannsynlighetsfordeling I forhold til strain Konvensjonell modell Forkastningssonegrid Strain parameter Fault Facies modell

23 Foreløpige resultater Modul 1 Forkastningspermeabilitet (PERMX,Y,Z) i 3D Prototype model Faciesarkitektur I forkastningssonen Prototype model Flowlines

24 Sluttkommentarer Fault Facies prosjektet omfatter hele spekteret fra nytt konsept til industrielt anvendbart produkt Prosjektet fokuserer på en fundamental problemstilling innenfor reservoarmodellering som har stor innvirkning på produksjonsplanlegging, IOR og prospektevaluering Samarbeidet mellom CIPR, NR, Roxar og IFG har skapt en arbeidsgruppe i stand til å takle alle deler av problemstillingen (matematikk, geologi, programmering, rammering, simulering, petrofysikk og modellering) på en langt mer gjennomført måte enn noen enkeltinstitusjon kunne gjort Foreløpige resultater viser at prosjektets grunnleggende idé er gjennomførbar og at arbeidet følger planen Tung prosess å få industristøtte Ukonvensjonell organisering og tilnærming Pris Omfang Perspektiv

25