Advanced Workflows for Fluid Transfer in Faulted Basins

Méthodologie appliquée aux circulations des fluides dans les bassins faillés

IFP Energies nouvelles, 1-4 avenue de Bois-Préau, 92852 Rueil-Malmaison Cedex – France
e-mail: muriel.thibaut@ifpen.fr – anne.jardin@ifpen.fr – isabelle.faille@ifpen.fr – francoise.willien@ifpen.fr – xavier.guichet@ifpen.fr

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Abstract

The traditional 3D basin modeling workflow is made of the following steps: construction of present day basin architecture, reconstruction of the structural evolution through time, together with fluid flow simulation and heat transfers. In this case, the forward simulation is limited to basin architecture, mainly controlled by erosion, sedimentation and vertical compaction. The tectonic deformation is limited to vertical slip along faults. Fault properties are modeled as vertical shear zones along which rock permeability is adjusted to enhance fluid flow or prevent flow to escape.

For basins having experienced a more complex tectonic history, this approach is over-simplified. It fails in understanding and representing fluid flow paths due to structural evolution of the basin. This impacts overpressure build-up, and petroleum resources location.

Over the past years, a new 3D basin forward code has been developed in IFP Energies nouvelles that is based on a cell centered finite volume discretization which preserves mass on an unstructured grid and describes the various changes in geometry and topology of a basin through time. At the same time, 3D restoration tools based on geomechanical principles of strain minimization were made available that offer a structural scenario at a discrete number of deformation stages of the basin.

In this paper, we present workflows integrating these different innovative tools on complex faulted basin architectures where complex means moderate lateral as well as vertical deformation coupled with dynamic fault property modeling.

Two synthetic case studies inspired by real basins have been used to illustrate how to apply the workflow, where the difficulties in the workflows are, and what the added value is compared with previous basin modeling approaches.

Résumé

Une étude classique en modélisation en bassin en 3D se décompose en 3 étapes : la modélisation structurale et en faciès du bassin à l’âge actuel, la reconstruction structurale par restauration et enfin le couplage de ce modèle avec le calculateur direct pour une simulation en pression et température.

Dans cette approche, la déformation tectonique est représentée par du cisaillement vertical le long des failles. Les propriétés de faille sont des propriétés de perméabilité intrinsèque homogène dans la zone de faille, elles traduisent le caractère drain ou barrière de la zone de faille.

Dans le cas où le bassin a subi des déformations tectoniques importantes, ces simplifications ne traduisent pas assez précisément la déformation tectonique. Ceci a un impact sur l’évaluation des pressions et la localisation des ressources en hydrocarbures.

Depuis quelques années, un nouveau calculateur direct pour la simulation en pression, température est développé à l’IFP Energies nouvelles. En parallèle, des outils logiciels ont été mis à disposition sur le marché pour offrir des scénarios de restauration 3D.

Dans cette publication, nous présentons les premières études couplant ces différents outils sur des exemples synthétiques de complexité croissante. Les exemples sont des cas inspirés de situation réelle et de déformation tectonique modérée.

Les deux cas d’application illustrent les résultats déjà obtenus et identifient les difficultés du couplage.