Monitoring of SAGD Process: Seismic Interpretation of Ray+Born Synthetic 4D Data
Monitoring de procédé SAGD : interprétation sismique de données 4D synthétiques ray+Born
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The objective of this study is to evaluate which production information can be deduced from a 4D seismic survey during the Steam-Assisted Gravity Drainage (SAGD) recovery process. Superimposed on reservoir heterogeneities of geological origin, many factors interact during thermal production of heavy oil and bitumen reservoirs, which complicate the interpretation of 4D seismic data: changes in oil viscosity, in fluid saturations, in pore pressure and so on.
This study is based on the real Hangingstone field case of the McMurray formation in the Athabasca region (Canada). In previous works, an initial static model (geology, petroacoustic and geomechanical) has been constructed and a thermal production of heavy oil with two coupled fluid-flow and geomechanical models has been simulated. Seismic parameters (density, compression velocity and shear velocity) of the saturated rocks have then been computed from mechanical and reservoir parameters at several stages of the production.
A repeated acquisition survey is modelled at different stages of SAGD production. This is performed using a 3D seismic modelling approach. To focus on the reflections generated within the reservoir zone, a target-oriented modelling is chosen. It is based on the ray+Born approach which permits to compute the P-wave elastic response by correctly handling the seismic amplitudes as a function of source-receiver offset. Real incoherent noise is added to the zero-phase synthetic data to produce a more realistic result. The noise-free and the noisy synthetic data are processed to get stacked and time migrated images. A simple processing workflow leads to image the steam chamber development, in particular its V-shape in radial section, and to observe time-lapse in the reservoir zone.
An interpretation work is then carried out. Some seismic attributes like RMS values of amplitude changes between stages, energy, time differences of reservoir bottom between stages, etc. are computed from the synthetic (noise-free and noisy) seismic data. Some of these attributes prove to be robust to the noise and to show some production effect. Possible trends between these attributes and the modelled reservoir/geomechanical properties (lithofacies, pressure, temperature, steam saturation, etc.) are also evaluated. Finally, geobodies are extracted from the seismic attributes.
Résumé
L’objectif de cette étude est d’évaluer quelle information de production peut être déduite d’une campagne sismique 4D durant le procédé de récupération par injection de vapeur SAGD (Steam- Assisted Gravity Drainage). En plus des hétérogénéités réservoir d’origine géologique, de nombreux facteurs interagissent pendant la production thermique d’huile lourde et de bitume, ce qui complique l’interprétation des données sismiques 4D : variation de la viscosité de l’huile, des saturations en fluide, de la pression de pore, etc.
Cette étude est basée sur le champ pétrolier Hangingstone de la formation McMurray en Athabasca (Canada). Dans des travaux antérieurs, un modèle statique initial (géologique, pétroacoustique et géomécanique) avait été construit. Puis la production thermique d’huile lourde avait été simulée en mettant en oeuvre le couplage d’un modèle d’écoulement de réservoir et d’un modèle géomécanique. Les paramètres sismiques des roches saturées (densité, vitesses de compression et de cisaillement) avaient alors été calculés à plusieurs étapes de la production à partir des paramètres mécaniques et de réservoir.
À partir de ces résultats, une acquisition sismique est simulée à quatre états de production SAGD. Comme on s’intéresse aux réflexions sismiques en ondes de compression générées dans le réservoir, une modélisation sismique orientée cible est choisie. Cette modélisation est basée sur une approche ray+Born et permet de calculer la réponse sismique en estimant correctement les amplitudes sismiques en fonction de l’offset (distance source-récepteur). Pour obtenir des données plus réalistes, du bruit réel incohérent est ajouté aux données sismiques synthétiques.
Les jeux de données synthétiques non bruitées et bruitées sont ensuite traités afin d’obtenir des images sismiques temps sommées et migrées. Une séquence simple de traitement sismique permet d’imager le développement de la chambre de vapeur, en particulier sa forme en V dans le plan perpendiculaire aux drains horizontaux, et d’observer des différences de temps de trajet dans la zone réservoir.
Un travail d’interprétation est alors mené sur ces données sismiques synthétiques à différents états de production. Plusieurs attributs sismiques, comme les valeurs RMS des variations d’amplitude entre états, les variations de temps de trajet à la base du réservoir entre états, ou l’énergie des images sismiques à chaque état, sont calculés sur les données synthétiques non bruitées et bruitées. Quelques attributs sismiques apparaissent robustes au bruit et impactés par la production. Les relations entre ces attributs sismiques et les propriétés réservoir/géomécaniques (lithofaciès, pression, température, saturation en vapeur d’eau, etc.) sont aussi évaluées. Enfin, concernant l’interprétation sismique, des corps réservoir connectés (geobodies) sont extraits des attributs sismiques.
© 2012, IFP Energies nouvelles