Geomechanik_unkonventionell

Geomechanik für unkonventionelle Reservoire

Promotionsprojekt C.I. Guerra

Prognose von Spannungzustand und Klüften in geringpermeablen Sandstein-Gasreservoiren

Abb.1 1D geomechanisches Modell. Ergebnisse von felsmechanischen Prüfungen und Feldmessungen wurden benutzt um die elastischen Gesteinseigenschaften, Porenfluiddruck und die minimale horizontale Spannung (Shmin) zu ermitteln. Die 1D Profile dienen als Eingabedaten für 3D geomechanische Modelle.
Abb.1 1D geomechanisches Modell. Ergebnisse von felsmechanischen Prüfungen und Feldmessungen wurden benutzt um die elastischen Gesteinseigenschaften, Porenfluiddruck und die minimale horizontale Spannung (Shmin) zu ermitteln. Die 1D Profile dienen als Eingabedaten für 3D geomechanische Modelle.

Die korrekte Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften und des Spannungszustands eines Kohlenwasserstoff- oder geothermalen Reservoirs ist entscheidend für die optimale Exploration und Ausbeutung. Die wachsende Komplexität von gefundenen Kohlenwasserstofffeldern verschiebt die Grenzen der konventionellen Methoden, die oft auf örtlichen Labormessungen oder vom Bohrloch abgeleiteten Gesteinseigenschaften beruhen, die nicht die tatsächliche räumliche Verteilung der relevanten Charakteristiken des Gebiets widergeben. Die frühzeitige und genaue Kenntnis von Porenfluiddruck, mechanischen Eigenschaften und in situ Spannungszustand stellt eine kritische Information für das Vorantreiben von Reservoirexploration, Bohransatzpunkte und Techniken zur erhöhten Gewinnungsrate sowie die Vermeidung riskanter Bereiche. Numerische Modellierungsansätze dienen als Lösungswerkzeug, da sie die heterogene und geometrische Komplexität des Reservoirs und zugehöriger Strukturen berücksichtigen.

Abb.2 Rechengitter eines dreidimensionalen geomechanischen Modells, das den Block A (Reservoirbereich) enschliesst, eingebettet in Seiten-, Über- und Unterlager um Randeffekte zu vermeiden. (A) Aufsicht und (B) Seitenansicht.
Abb.2 Rechengitter eines dreidimensionalen geomechanischen Modells, das den Block A (Reservoirbereich) enschliesst, eingebettet in Seiten-, Über- und Unterlager um Randeffekte zu vermeiden. (A) Aufsicht und (B) Seitenansicht.

Diese Studie bewertet das Potential und die Relevanz geomechanischer Modellierungsansätze für die Prognose des Spannungszustands und von Klüften. Die in dieser Forschungsarbeit eingesetzten Methoden werden auf ein geringpermeables Sandstein-Gasreservoir im Unteren Magdalenatal-Becken in Nordkolumbien angewandt. Der Zielhorizont ist eine Oligözäne bis Miozäne Abfolge, bekannt als Porquero Einheit, die aus geringpermeablen Sandstein- und Tonschieferlagen besteht. Die Gegend ist seit über 30 Jahren exploriert worden, jedoch ist sie erst im letzten Jahrzehnt wirtschaftlich interessant geworden wegen der Schwierigkeit sie angemessen zu charakterisieren und dank der Anwendung von fortschrittlichen petrophysikalischen und seismischen Methoden. Die Ausbeutung der Porquero Einheit wird für eine wirtschaftliche Produktion voraussichtlich nicht-vertikale Bohrpfade und hydraulisches Aufbrechen des Gesteins erfordern. Daher ist ein genaues Verständnis der Reservoirgeomechanik und der Spannungen von entscheidender Bedeutung.

Die Hauptbeiträge dieser Forschungsarbeit sind voll angepasste 1D und 3D geomechanische Reservoirmodelle die nicht nur in der Lage sind das bekannte mechanische Verhalten des Gebiets widerzugeben, sondern zusätzlich auch wesentliche Einblicke in die Bereiche zwischen den Bohrlöchern und in unerschlossene Bereiche im Modellgebiet zu geben. Die Modelle werden mit tatsächlichen Feld- und Labordaten versehen und werden als die grundlegenden Szenarien in jeder prädiktiven Simulation gehandhabt. Die in dieser Arbeit vorgestellten Methoden sind replizierbar und in jeder anderen geografischen und tektonischen Umgebung einsetzbar.

Publikationen

Guerra, C., Fischer, K., Henk, A., 2019. Stress prediction using 1D and 3D geomechanical models of a tight gas reservoir—A case study from the Lower Magdalena Valley Basin, Colombia. Geomechanics for Energy and the Environment (2019), https://doi.org/10.1016/j.gete.2019.01.002

Konferenzbeiträge

Guerra, C., Fischer, K., Henk, A., 2019. Present-Day Stress State Prediction of a Tight Gas Reservoir Using Geomechanical Models —A Case Study From the Lower Magdalena Valley Basin, Colombia. AAPG ACE. 19-22 May 2019. San Antonio, Texas.

Guerra, C., Hidalgo, J.C., Henk, A., 2019. Integration of Basin Modeling and Geomechanics for Stress and Fracture Prediction —A Case Study From the Lower Magdalena Valley Basin (Colombia). AAPG ACE. 19-22 May 2019. San Antonio, Texas.

Guerra, C., Henk, A., Hidalgo, J.C., Castillo, L., 2017. Integration of petroleum systems and geomechanical modeling workflows Case study: Lower Magdalena Basin (Colombia), DGMK Frühjahrstagung 05.-06. April 2017, Celle, Germany (Poster).

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