Particle Scale Reservoir Mechanics
Mécanique du réservoir à l'échelle des grains
1
NTNU Dep. Petroleum Technology and Applied Geophysics
2
SINTEF Petroleum Research
Corresponding author: liming. li@iku. sintef. no
This paper summarizes some developments and applications of discrete particle modelling based on the commercial code PFC (Particle Flow Code). The following examples with relevance to geomechanical reservoir behaviour are described: - Numerical and experimental results are shown illustrating nonlinear evolution of depletion-induced compaction and stress path for simulated reservoir rock, i. e. materials that are formed under stress. This nonlinearity is often lost in core measurements, as a result of stress release during coring (core damage). - Angular and breakable superparticles have been implemented in the particle model and applied to simulate the formation of a compaction band at high stress level. The model is also used to investigate the formation of a shear band at lower confinement. - Numerical scheme of fluid coupling has been developed in both 2D and 3D models and applied tostudy stress-dependent permeability. - Stress-dependency of the acoustic properties of a bonded particle assemblage has been studied. The preliminary results of the simulations with various developments show qualitative and also quantitative consistence with experiments. It proves the feasibility of applying a discrete particle model as a numerical laboratory to study particle scale reservoir mechanics.
Résumé
Cet article résume quelques développements et applications de la modélisation par particules discrètes, basés sur le code commercial PFC (Particle Flow Code). Nous décrivons ci-après les exemples ayant un rapport avec le comportement géomécanique du réservoir : - Des résultats de simulations numériques et d'expériences sont présentés, illustrant une évolution nonlinéaire de la compaction induite par déplétion et du chemin de contrainte pour des simulations de roches de réservoir, c'est-à-dire des matériaux formés sous contrainte. Cette non-linéarité est souvent perdue dans les mesures effectuées sur carotte, et cela est dû au relâchement de contrainte intervenant après carottage (dommage de carottage). - Des superparticules anguleuses et fissurables ont été implémentées dans le modèle particulaire et utilisées pour simuler la formation de bandes de compaction à forts niveaux de contrainte. Le modèleest aussi utilisé pour étudier la formation de bandes de cisaillement à des niveaux de confinementinférieurs. - Un schéma numérique permettant un couplage fluide à été développé, aussi bien pour des modèles 2Dque 3D, et appliqué à l'étude de la dépendance de la perméabilité au niveau de contrainte. - La dépendance des propriétés acoustiques par rapport au niveau de contrainte dans un assemblagede particules soudées a été étudiée. Les résultats préliminaires des simulations avec divers développements montrent un accord qualitatif mais aussi quantitatif avec les expériences. Cela démontre la faisabilité de l'application d'une modélisation par particules discrètes comme laboratoire numérique pour l'étude de la mécanique du réservoir à l'échelle des grains.
© IFP, 2002