Wie kann man die Auswirkungen von Brüchen auf die Lagerstättenleistung messen?

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Brüche sind natürliche oder induzierte Risse in Gesteinen, die den Fluss von Flüssigkeiten in Lagerstätten beeinträchtigen können. Brüche können die Permeabilität, Porosität und den Druck eines Reservoirs erhöhen oder verringern, abhängig von ihrer Ausrichtung, Dichte, Öffnung und Konnektivität. Daher ist die Messung der Auswirkungen von Brüchen auf die Lagerstättenleistung von entscheidender Bedeutung für die Optimierung der Produktion und Gewinnung von Kohlenwasserstoffen. In diesem Artikel lernen Sie einige der Methoden und Werkzeuge kennen, die Geologen verwenden, um das Bruchnetzwerk und seinen Einfluss auf die Fluidströmung zu quantifizieren und zu modellieren.

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1 Charakterisierung von Brüchen

Der erste Schritt zur Messung des Einflusses von Brüchen auf die Reservoirleistung ist die Charakterisierung des Bruchnetzwerks. Dabei geht es darum, die Brucharten, Geometrien, Verteilungen und Eigenschaften zu identifizieren und zu beschreiben. Die Bruchcharakterisierung kann auf verschiedenen Skalen erfolgen, vom Aufschluss über den Kern und das Bohrloch bis hin zur Seismik. Geologen verwenden verschiedene Techniken, wie z. B. Feldkartierungen, Bohrkernanalysen, Bohrlochbildprotokolle und seismische Attribute, um Bruchdaten zu sammeln und zu interpretieren. Die Bruchcharakterisierung hilft dabei, die Bruchparameter zu definieren, die für die Bruchmodellierung benötigt werden.

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Anwar Ali

Deputy Chief Geophysicist at Pakistan Petroleum Limited
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Gravity and magnetic methods can also add value to fracture analysis in new areas where we don't have acquired seismic and wells data yet. The gravity method produces an ambiguous result, therefore precise gravity interpretation requires a number of data reductions methods to eliminate all other effects and only be left with those that are caused by geological variation in the sub-surface. Magnetic method is also a geophysical exploration method which record variations in the magnetic field due to lateral variability in the magnetization. These lateral variations may produce anomalous regions which are indicative of structural or lithological contrasts in the subsurface and may be indicative of faults and associated fractures.

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2 Modellierung von Brüchen

Der zweite Schritt zur Messung des Einflusses von Brüchen auf die Reservoirleistung ist die Modellierung des Bruchnetzwerks. Dabei wird eine numerische Darstellung der Bruchgeometrie und der Brucheigenschaften erstellt, die in das Reservoirmodell integriert werden kann. Die Bruchmodellierung kann auf verschiedenen Komplexitätsstufen durchgeführt werden, von einfach bis komplex. Geologen verwenden verschiedene Methoden, wie z. B. stochastische, deterministische oder hybride, um Bruchmodelle zu erstellen und zu befüllen. Die Bruchmodellierung hilft, das Bruchverhalten und dessen Auswirkungen auf die Fluidströmung zu simulieren.

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3 Simulation von Bruchströmungen

Der dritte Schritt zur Messung der Auswirkungen von Brüchen auf die Leistung des Reservoirs besteht darin, die Bruchströmung zu simulieren. Dazu wird ein numerischer Löser verwendet, der die Brucheffekte auf die Strömungsgleichungen des Fluids berücksichtigen kann. Die Bruchflusssimulation kann mit verschiedenen Ansätzen durchgeführt werden, z. B. mit doppelter Porosität, doppelter Permeabilität oder diskretem Bruchnetzwerk. Geologen verwenden verschiedene Software, wie z. B. ECLIPSE, CMG oder TOUGH2, um Bruchströmungssimulationen durchzuführen und zu analysieren. Die Bruchströmungssimulation hilft bei der Vorhersage der Lagerstättenleistung und der Optimierung der Produktions- und Gewinnungsstrategien.

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Doug Walser

Small Business Owner at Angel’s Rocks and Fossils
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Mohammad Zeyghami, your observation is correct. Virtually all structural and stratigraphic plays have natural fracturing, and attempted simulation of those situations are most often highly non-unique with respect to reality. Two common scenarios exist in hydrocarbon reservoirs: 1) There may be significant (measured) evidence of extensive natural fracturing, and the magnitudes of the maximum & minimum principle horizontal stresses may be similar, BUT the vast majority are mature, filled, and have near-zero opposing stresses along them. The hydrocarbons are fundamentally moving within the matrix. 2) Plays with large differentials between the principle stresses, with huge volumes of intact rock and low frequency of fracturing/m3.

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Mohammad Zeyghami

◆ Reservoir Engineer ◆ Instructor with a Passion for • Reservoir Simulation • PVT • ESL (English as a Second Language)
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Fractures occur naturally in almost all subsurface formations. A reservoir should only be defined/modeled as a “fractured reservoir” when the fluid flow within the reservoir is significantly affected by the fractures, for example by a significant increase in reservoir permeability or permeability anisotropy.

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4 Validierung von Frakturen

Der vierte Schritt zur Messung der Auswirkungen von Brüchen auf die Lagerstättenleistung ist die Validierung des Bruchmodells und der Simulation. Dabei werden die Modell- und Simulationsergebnisse mit den beobachteten Daten verglichen und die Bruchparameter bei Bedarf angepasst. Die Bruchvalidierung kann mit verschiedenen Arten von Daten durchgeführt werden, z. B. Produktions-, Druck-, Tracer- oder Interferenztests. Geologen verwenden verschiedene Techniken, wie z. B. Verlaufsabgleich, Sensitivitätsanalyse oder Unsicherheitsanalyse, um das Bruchmodell und die Simulation zu bewerten und zu verbessern. Die Frakturvalidierung trägt dazu bei, das Vertrauen und die Zuverlässigkeit der Frakturfolgenabschätzung zu erhöhen.

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Rafael Celma Hermoso

Snr. Petrophysicist at ADNOC On Shore
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Integrating production logging tools like spinner PLT, temperature logs, and pulsed neutron with fracture interpretation from resistivity images provides a comprehensive approach to measure the impact of fractures on reservoir performance. This multi-faceted analysis allows for a more nuanced understanding, contributing to effective reservoir management.

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Ali Jalalh (PhD)

Petrophysicist & Integrated Subsurface Expert
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I am agree, but the completion design such as the ICDs, etc, can limit the PLT result. Noise and temperature log integration with imaging and PLT will provide better understanding of the impact of fractures on reservoir performance in these cases.

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5 Überwachung von Frakturen

Der fünfte Schritt zur Messung der Auswirkungen von Brüchen auf die Reservoirleistung besteht darin, die Entwicklung und Dynamik der Brüche zu überwachen. Dabei werden die Veränderungen im Bruchnetzwerk und deren Auswirkungen auf den Fluidfluss im Laufe der Zeit verfolgt. Die Bruchüberwachung kann mit verschiedenen Technologien durchgeführt werden, z. B. mit mikroseismischen Sensoren, Neigungsmessern oder faseroptischen Sensoren. Geologen verwenden verschiedene Methoden, wie z. B. Zeitraffer-Seismik, Drucktransientenanalyse oder Tracer-Analyse, um die Bruchveränderungen zu erkennen und zu quantifizieren. Die Bruchüberwachung hilft bei der Aktualisierung des Bruchmodells und der Simulation sowie bei der Anpassung der Produktions- und Rückgewinnungspläne.

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6 Bruch-Optimierung

Der sechste und letzte Schritt zur Messung der Auswirkungen von Brüchen auf die Lagerstättenleistung besteht darin, das Bruchmanagement und den Betrieb zu optimieren. Dies beinhaltet die Entwicklung und Implementierung der besten Praktiken und Techniken, um den Beitrag zu Frakturen zu verbessern und die Frakturrisiken zu mindern. Die Bruchoptimierung kann mit verschiedenen Zielen erfolgen, wie z. B. der Maximierung der Produktion, der Minimierung der Kosten oder der Reduzierung der Umweltauswirkungen. Geologen nutzen verschiedene Werkzeuge, wie z. B. Lagerstättentechnik, Geomechanik oder künstliche Intelligenz, um die Bruchleistung und Nachhaltigkeit zu optimieren.

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Rafael Celma Hermoso

Snr. Petrophysicist at ADNOC On Shore
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Once the zones of contribution from fractures are identified, and the type of fluid contribution is understood, employing lower completion valves such as ICD or AICD becomes pivotal. This strategic implementation enables precise control over flow dynamics. In more challenging scenarios, targeted shut-off zones can be selected for effective reservoir management. The synergy between diagnostics and advanced completion technologies is key for optimizing production.

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1 Charakterisierung von Brüchen

2 Modellierung von Brüchen

3 Simulation von Bruchströmungen

4 Validierung von Frakturen

5 Überwachung von Frakturen

6 Bruch-Optimierung

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