Seismic expression of fault and fracture zones in Barents Sea petroleum reservoirs (SEISBARS)

Forkastningssoner kan kanalisere, bremse eller blokkere væskestrømmer i undergrunns olje og gassfelt. Disse effektene styres i stor grad av forkastningssonenes indre oppbygning. Det er imidlertid vanskelig å kartlegge denne arkitekturen ved hjelp av seismikk; dels fordi strukturene kan være for små til å bli registrert, og dels fordi de generer svært komplekse seismiske signaturer som vi for øyeblikket ikke kan knytte til spesifikke arkitekturelementer eller egenskaper i forkastningssonen. Dette kan imidlertid være en utappet kilde til informasjon om forkastningsegenskaper. Dersom det er mulig å samle opplysninger om forkastningssonearkitektur og ?petrofysikk fra seismikk, vil det gjøre det mulig å gjøre en mer detaljert og presise evaluering av hvordan forkastninger påvirker væskestrøm i undergrunnen. I tillegg vil det gi eksisterende seismiske datasett økt verdi ved å gjøre det mulig å tolke deler av datasettene som tidligere i stor grad har ikke har vært brukt. Det er ikke mulig å koble seismisk respons direkte mot geologiske strukturer og egenskaper i forkastningssoner i undergrunnen, ettersom det ikke er mulig å hente ut direkte geologiske observasjoner med samme tredimensjonale dekning som seismikk. Koblingen må derfor være indirekte: Informasjon om forkastningssonestruktur, -sammensetning og ? egenskaper fra forkastningssoner blottet på jordoverflaten kan sammenstilles i databaser. Ved hjelp av statistisk analyse av disse datasettene og bruk av 3D modelleringsverktøy er det mulig å bygge realistiske forkastningssonemodeller som reproduserer forkastningssonenes strukturer og egenskaper. Den seismiske responsen til disse modellerte forkastningssonene ble så studert ved hjelp av digital simulering av seismisk datainnsamling. Simuleringene gjenskaper datainnsamling i felt og genererte seismiske bilder av samme type som fra undergrunnsdata. De seismiske signaturene ble analysert statistisk og sammenlignet med tilsvarende statistikk fra forkastningssonemodellene som ble brukt. Kombinasjonen av å ha tilgang til realistiske 3D forkastningssonemodeller og korresponderende simulerte seismiske data gjorde det mulig å studere en rekke grunnleggende problemstillinger rundt bruken av seismiske data til forkastningskarakterisering. Et kjernepunkt med denne tilnærmingen er at det gjør det mulig å kartlegge hvordan endringer i forkastningssoneegenskaper påvirker seismisk respons. Prosjektet har demonstrert at seismiske data kan fange opp forkastningssonearkitektur og egenskaper. Detaljgraden som kan oppnås er tett knyttet til innsamlingsmetode og utstyr, men når en nedre grense som tilsvarer en fjerdedel av den dominante bølgelengden brukt under den seismiske datainnsamlingen. På denne skalaen kan selvsagt flere ulike geologiske struktur- og ? egenskapskonfigurasjoner på enda finere skala gi opphav til identiske seismiske signaturer, men seismikken kan brukes til å avgrense antall mulige konfigurasjoner empirisk. Dette har ikke vært mulig tidligere og kan danne grunnlaget for en mer effektiv utnyttelse av eksisterende seismiske data og forbedret kartlegging, tolking og evaluering av forkastningssoneegenskaper fra undergrunnsdata.

The scientific object of the project is to address seismic characterization of fault and fracture zone architectures posing a risk for hydrocarbon exploration and production. Faults and fracture zones significantly influence fluid flow in sub-surface rese rvoirs by acting as conduits, barriers or baffles. Although these features are commonly observed in seismic data, seismic data at present only yield limited information about flow-critical features and parameters of fault zones such as internal architectu re and petrophysical properties. The limited nature of direct observational data (i.e. wells) in sub-surface reservoirs makes it necessary to rely on statistical models and outcrop analogues to establish petrophysical property distributions. These model s routinely use seismic data in order to interpolate and extrapolate depositional facies architectures and properties between and away from wells, thus vastly improving our ability to forecast position and size of potential oil and gas field as well as op timizing production. At present there is no method which allows seismic data to be used in a similar way for modelling fault and fracture zones. Thus there is a significant un-tapped potential for using seismic data for this purpose. A key obstacle for doing this has been the lack of modeling tools that allow explcit modeling of fault zones as volumes. Systematic studies of how fault zone architectures and properties influence seismic response have therefore not been possible. Over the last few years Un i CIPR has developed a method for this purpose using extensive outcrop data. By forward modelling the seismic signature of these models the impact of different fault zone features can be identified and analyzed providing a new tool for mapping out fault- and fracture zone properties in sub-surface reservoirs.