Shale rock physics: Improved seismic monitoring for increased recovery

Vi har utviklet verktøy (modeller) for industrien for å forstå hvordan bergmassene som ligger over petroleumsforekomstene endres når olje og gass produseres. Disse overliggende bergmassene, som kalles for takbergarter (skifer), har sørget for at olje og gass har blitt samlet opp i de underliggende reservoarene igjennom millioner av år. Dette verktøyet benytter blant annet hastighetsdata (seismikk) fra feltmålinger. Det viser seg at slike data fra takbergartene ofte kan gi ny informasjon av stor betydning, ut over det man får fra reservoarene. Eksempler på dette er overvåkning av deformasjoner for å unngå stabilitetsproblemer i eksisterende og nye brønner samt overvåkning av sprekksystemer for å hindre lekkasjer, som ofte er knyttet til de skifrige takbergartene. Oppførselen til takbergartene er også essensiell for å forstå hvor effektivt og godt olje- og gassreservene utvinnes. Og sist men ikke minst, en sikker og miljøvennlig utnyttelse av naturressursene er veldig viktig for samfunnet. Slike modeller er derfor av stor betydning for riktig tolkning av undergrunnen i petroleumsindustrien. Resultatene fra dette prosjektet vil bidra til å bedre utnyttelsen av våre petroleumsressurser, redusere kostnadene samt redusere risikoen for uventede hendelser i forbindelse med boring og petroleumsproduksjon. I dette prosjektet har vi gjort vesentlige fremskritt i utviklingen av en spesiell målemetode. Dette utstyret muliggjør kontrollerte lydmålinger i laboratoriet av bergarter med en tilstrekkelig lav frekvens (puls), lik det som brukes i stor utstrekning i feltmålinger ved bruk av seismikk. Vår doktorgradsstudent har vært en nøkkelperson i denne utviklingen. I tillegg til dette har vi også designet nye smarte målesekvenser som fører til mye bedre utnyttelse av det dyrebare feltmaterialet vi tester. SINTEFs Formasjonsfysikk-laboratorium har oppnådd anerkjennelse for målemetodene og resultatene i dette prosjektet fra industrien og andre samarbeidspartnere. Dette er viktig for langsiktig nasjonal kompetansebygging. En viktig suksessfaktor har vært aktiv deltagelse på konferanser, omfattende publisering og ikke minst en hyppig dialog med industrien. I løpet av prosjektperioden har vi etablert samarbeid med flere fremragende internasjonale forskningsmiljøer som EPFL i Lausanne, Universität Bern og Heriot-Watt University i Edinburgh. Prosjektet har også resultert i at nye kunder allerede har nyttiggjort seg disse målemetodene. Ikke bare har petroleumsnæringen vist interesse for resultatene. Oppsettet for lav-frekvens målinger er faktisk benyttet i et prosjekt for det velrenommerte Nasjonale samarbeidsorganet for lagring av radioaktivt avfall i Sveits (Nagra). Dette viser potensialet i anvendelsen av de avanserte målemeterodene som er utviklet, ut over forbedret olje og gassproduksjon. Vi har også fått indikasjoner på at denne målemetoden er av interesse for service-industrien. En stor utfordring til petroleumsnæringen er å klare å utnytte de enorme datamengdene de produserer. En hovedmålsetning med dette prosjektet har vært å gjøre resultatene anvendbar, slik at industrien kan behandle sine egne data mer effektivt og dermed bidra positivt til den pågående digitaliseringen i petroleumsnæringen. Dette har blitt realisert gjennom et nært samarbeid med prosjektets industrideltagere med vesentlig brukermedvirkning igjennom arbeidsgrupper. Sluttleveransen i prosjektet (verktøykassen) gir dermed industrien mulighet til å utnytte våre naturressurser på en bærekraftig og effektiv måte. Dette budskapet er også meddelt et bredere publikum igjennom populærvitenskapelige kanaler. Det er veldig gledelig at industrideltagerne, som er tungt inne på norsk sokkel og i tilstøtende områder (dansk og britisk sektor), allerede har implementert prosjektresultater i deres organisasjon eller har eller har konkrete planer om dette i nær fremtid.

The main result are tools for improved interpretation of seismic data for improved utilization of petroleum resources. One participant has already successfully implemented results in their workflow, and the other participants have concrete plans for this. We contribute to more precise predictions of deformations in the challenging rocks overlaying the petroleum resources, to avoid instable and dangerous zones, avoid leakages, and effectively reduce the number of "dry wells". These aspects are very important for the society as a whole, by optimizing the petroleum production at lower cost, higher safety and less carbon footprint. The project has also resulted in spin-offs. SINTEF's Formation Physics Laboratory has gained recognition for the results of this project from the industry and other collaborators. This is also important for the long-term national competence base, and as such place Norway into a unique position by providing advanced rock physics technology for versatile use.

This project will focus on the development of a reliable stress, strain, temperature and frequency sensitive rock-physics model for caprock shales relevant for the quantitative interpretation of time-lapse seismic data. Results of this project will contri bute to improved mapping of reservoir depletion, monitoring of EOR/IOR processes, identification of undepleted pockets, and optimising and de-risking infill drilling.