Improved prediction of stress and pore-pressure changes in the overburden for infill drilling

Supplerende boring betyr å bore flere brønner i olje- og gassproduserende reservoarer for økt utvinning. Men å bore mens man produserer fra et reservoar er imidlertid ofte en stor utfordring. Produksjonen innebærer tøyninger i undergrunnen, ikke bare i selve reservoaret, men også tøyninger, spennings- og poretrykksendringer i de overliggende bergmassene (takbergarten). Disse endringene i takbergarten gir ofte utfordringer for supplerende boring med stor risiko for brønner, utstyr eller miljø. I noen tilfeller viser det seg at supplerende boring blir umulig på grunn av for store endringer i undergrunnen, som følge av produksjonen. Imidlertid kan disse problemene unngås med bedre planlegging og verktøy. Nøyaktig prediksjon av endringer i krefter og poretrykk er derfor avgjørende for sikker og effektiv boring. Repetert seismikk blir stadig mer vanlig for overvåking av takbergartene. Ved å sammenligne seismiske data fra ulike stadier av produksjonen kan man oversette dette til nyttig informasjon som sikrer vellykket supplerende boring. En forutsetning for denne tolkningen er imidlertid at gode og hensiktsmessige verktøy er tilgjengelige. Industrien trenger å forstå koblingen mellom endret geomekanikk (trykk og tøyning) og endring i seismiske signaler, som kalles 4D overvåkning på fagspråket. Dette er mulig med aktiv utvikling av bergfysikkdata og modeller som knytter sammen disse fagområdene. I den første delen av prosjektet har vi gjennomført en serie simuleringer, der vi har endret formen på reservoaret, lagdelingen samt styrke og stivhet til bergmassene. Disse dataene er koblet til SINTEFs Shale Rock Physics-database, utviklet i et tidligere KPN-prosjekt, for å forutsi seismiske endringer. Dette viser endringer i toveis gangtider, målt med gjentatte seismiske undersøkelser, kan brukes til å kvantifisere endringer i horisontal og vertikal spenning (tøyning). I den kommende perioden ønsker vi å analysere 4D seismisk felt-data fra Nordsjøen og Norskehavet og sammenligne disse med prediksjoner av tids-skift fra geomekaniske simuleringer koblet med en ikke-lineær fysisk modell (tøyningsavhengig anisotrop hastighetsmodell).

Infill drilling means to drill more wells into oil and gas producing reservoirs for increased recovery. However, drilling into already producing reservoirs is often a major challenge. The production of a petroleum reservoir implies strains in the subsurface, not only of the reservoir itself, but also deformations, stress and pore pressure changes in the overlaying rocks (overburden). These overburden alterations often result in challenging infill drilling conditions posing severe risk for the wells, equipment and environment. In some cases, infill drilling may not even be possible due to severe alterations in the subsurface. However, these issues may be avoided with better planning and tools. Accurate predictions of stress and pore-pressure changes are therefore essential for safe and efficient drilling. The monitoring of the overburden changes is often done with repeated seismic. By comparing seismic data from different stages of the production one may translate this into information needed for successful infill drilling. However, a prerequisite for this interpretation is that adequate tools are available. In this project we will provide a toolbox (Rock Physics Toolbox) containing experimental data, models, and guidelines from which the industry can pick suitable tools for optimizing their infill drilling. This will result in improved efficiency, lower costs and improved safety for drilling operations in producing fields. This research will also strengthen the position of SINTEF's Formation Physics Laboratory, being one of the very few laboratories in the world providing advanced and integrated testing and modelling of shales and other tight rocks for the petroleum sector. The tools of this project are also relevant for improved monitoring of CO2 storage.