Tilbake til søkeresultatene

PETROMAKS2-Stort program petroleum

Shallow compaction and fluid flow pattern in reservoirs and caprocks underneath Barents Sea

Alternativ tittel: Kompaksjon av grunne sedimenter og væskestrømning i reservoar og takbergarter i Barentshavet

Tildelt: kr 4,5 mill.

Barentshavet har enorme olje- og gassressurser gjemt under havbunnen i sedimentære bergarter. Seismiske undersøkelser i Barentshavet, og mange andre steder off-shore Norge, har avdekket seismiske piper. Disse strukturene representerer vertikale kanaler med fokusert væskestrømning, såkalte «fluid escape pipes» og «gas chimneys». Fokusert væskestrømning og høye reservoartrykk representerer utfordringer for petroleumsindustrien. Dette kan forårsake problemer under boring og det er en risiko for havbunninstallasjoner. På den andre siden så er disse vertikale pipene ofte relatert til hydrokarbonreservoarer, og de kan indikere tilstedeværelsen av hydrokarboner. Seismiske piper har også fått oppmerksomhet i sammenheng med CCS, fordi det er usikkert hva de betyr for sikkerheten ved lagring av CO2. Prosessene som danner seismiske piper er dårlig forstått. Det samme gjelder hva de betyr mhp lekkasje fra reservoarer. Økt innsikt i disse strukturene vil bidra til å svare på praktiske spørsmål om potensiell risiko forbundet med fokuserte væskestrømning, og hvordan vi kan bruke dem til å søke etter nye olje- og gassressurser. Kompaksjon og dekompaksjon av sedimentære lag over geologiske tid, f.eks. under istider og mellomistider, har påvirket strømningen av petroleum og andre væsker i sedimentlagene, og kan være ansvarlig for dannelsen av komplekse væskestrømningsmønste i Barentshavet. Derfor har vi i dette prosjektet kombinert laboratorie-eksperimenter og numeriske modellering for å forstå hvordan fokuserte strømning og væsketrykks-anomalier kan ha oppstått i Barentshavet. Vi har vist med laboratorieforsøk at vanlige reservoarbergarter har viskøse egenskaper og at permeabiliteten er stressavhengig på en ikke-lineær måte. Dette er noe som kan være viktig for dannelse av pipe-strukturer. Disse eksperimentelle resultatene er innlemmet i en konstituerende modell som gir en enkel beskrivelse av de sedimentære bergartene under et stort område av tøyningshastigheter. Våre numeriske simuleringer indikerer at tidsavhengig kompaksjon/dekompaksjon gir stigende solitære porøsitetsbølger som danner vertikale piper med høy porøsitet og høy permeabilitet, og som går helt opp til overflaten. Pipe-størrelse og plassering avhenger av reservoarets topologi og kompaksjonslengde. Pipedannelse er en rask prosess. De tar bare noen få måneder på å utvikle seg fullstendig, og for til slutt å miste forbindelsen til reservoaret. Dannelsen av pipe-strukturene er ledsaget av «self-healing» når væskestrømmen stopper, noe som antyder at disse strukturene kanskje ikke er migrasjonsveier over geologisk tid. Vår modell gir en enkel beskrivelse av sedimentære bergarter under et stort område av tøyningshastigheter. Modellene stemmer godt overens med eksperimentelle data fra triaksiale tester.

Project contributes to understanding of fluid flow processes that can lead to leakage of hydrocarbons and injected fluids from reservoirs. A better control of rock creep rates provided by the project, makes it possible to put numbers into models and make predictions for real geological environments. Experimental data obtained in the project can be used for validation of various theoretical and numerical models. Our analyses indicate that time-dependent rock (de)compaction yields formation of high-porosity and high-permeability vertical chimneys that will reach the surface. The size and location of chimneys depend on the reservoir topology and compaction length. Chimneys formation is a fast process, which takes only a few months to fully evolve and ultimately lose their connection to the reservoir. Given the fast rates of chimney formation, mitigating measures in case of leakage over CO2 storage sites must be in place as soon as injection start.

Barents Sea has vast oil and gas resources hidden in the sedimentary rock sequences underneath the sea floor. For safe and optimal exploration of these resources the understanding of fluid flow processes in such rocks needs to be gained. Geological sequences underneath the Barents Sea exhibit highly developed fluid flow features such as fluid escape pipes and gas chimneys. There are also indications of underpressure in the few wells. In the proposed project we will focus on the geological processes that could have formed these features. First, we will study the rheological behaviour of carbonates and other reservoir rocks. We will experimentally explore compaction and decompaction creep of selected rock specimens from the Barents Sea in order to determine rheological laws that can be used as input parameters for coupled geomechanical-reservoir simulators and basin modelling. Rock response will be measured under both compressional and extensional stress regimes, under triaxial conditions. Using obtained experimental data we will constrain in-house developed theoretical models for viscoelastoplastic (de)compaction of fluid-saturated porous rocks and basin evolution. Verified models will be further used to study underpressure development and generation of focused fluid flow features in underneath the Barents Sea. The work will be done in close collaboration between IFE (Norway) and Skoltech (Russia).

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

PETROMAKS2-Stort program petroleum