Analysis of Deformation Measurements for Reservoir Managemen

Analyse des mesures de déformation pour l'exploitation des réservoirs

University of Waterloo

Corresponding author: mauriced@uwaterloo. ca

Abstract

If reservoir deformation measurements can be analyzed to give consistent and coherent information on the volume changes and shear distortions taking place in the reservoir, data may be used for reservoir management and optimization of production and injection operations. Deformations may be measured at surface or at depth using a variety of technologies with different costs, ease of data collection, precision, areal coverage, and so on. The two most common techniques are the precision laser level survey, and the installation of geophysical tilt meters. Design of a suitable monitoring network for specific cases requires forward modeling using solutions that vary from spatial numerical integration of simple Green's functions to a full nonhomogeneous three-dimensional finite element model. Rigorous deformation analysis falls into two categories: direct inversion and optimization of a forward model through error minimization. Three approaches are discussed: a direct inversion based on a nucleus-of-strain formulation, a multiparameter optimization of a single source function for hydraulic fracture analysis, and a displacement discontinuity forward optimization technique using a limitedpopulation of elements. Interpretation cannot be done in isolation: other data sources, including the project history, must be integrated to maximize the utility of the deformation analyses. As a final step, the data are used to help refine mathematical stress-flow reservoir models, which in turn become better predictors of deformation as well as oil production.

Résumé

Les mesures de déformation peuvent être utilisées pour la gestion de l'exploitation des réservoirs et l'optimisation d'opérations de production et d'injections, si elles peuvent être analysées de façon à donner des informations fiables et cohérentes relatives aux déformations volumiques et de cisaillement. Les déformations peuvent être mesurées à la surface ou en profondeur, en utilisant diverses techniques dont le coût, laprécision, la facilité d'exploitation des données, l'étendue de la couverture spatiale peuvent être trèsdifférents. Les deux techniques les plus courantes sont la reconnaissance par nivellement laser deprécision, et l'installation d'inclinomètres de haute précision. La conception d'un réseau de surveillanceadapté à un cas spécifique nécessite une modélisation prédictive utilisant des solutions qui vont de l'intégration spatiale numérique de fonctions de Green simples, à des modèles 3D complets d'éléments finis. L'analyse rigoureuse de la déformation tombe dans deux catégories : l'inversion directe et l'optimisation d'un modèle prédictif à travers un processus de minimisation d'erreur. Trois approches sont examinées : l'inversion directe basée sur une formulation de typenoyau de déformation , une optimisation multiparamétrique d'une fonction source simple pour analyse de fracture hydraulique, et une technique d'optimisation de discontinuités en déplacement, utilisant une population limitée d'éléments de déplacement. L'interprétation ne peut pas être effectuée de façon isolée : d'autres sources d'informations, incluantl'histoire du projet, doivent être intégrées pour tirer le profit maximum de l'analyse des déformations. À l'étape ultime, les résultats sont utilisés pour raffiner les modèles de réservoir couplés (en contraintes et écoulement) qui, à leur tour, deviendront de meilleurs outils de prédiction de déformation et de production d'huile.