Investigation of Primary Recovery in Low-Permeability Oil Formations: A Look at the Cardium Formation, Alberta (Canada)

Recherches sur la récupération primaire dans les formations de pétrole de faible perméabilité : étude de la formation de Cardium, Alberta (Canada)

Department of Chemical and Petroleum Engineering, University of Calgary, 2500 University Drive N.W., Calgary, Alberta – Canada
e-mail: smghader@ucalgary.ca – clarksoc@ucalgary.ca – dkaviani@ucalgary.ca

^* Corresponding author

Abstract

Tight oil formations (permeability < 1 mD) in Western Canada have recently emerged as a reliable resource of light oil supply owing to the use of multifractured horizontal wells. The Cardium formation, which contains 25% of Alberta’s total discovered light oil (according to Alberta Energy Resources Conservation Board), consists of conventional and unconventional (low-permeability or tight) play areas. The conventional play areas have been developed since 1957. Contrarily, the development of unconventional play is a recent event, due to considerably poorer reservoir properties which increases the risk associated with capital investment. This in turn implies the need for a comprehensive and critical study of the area before planning any development strategy.

This paper presents performance results from the low permeability portions of the Cardium formation where new horizontal wells have been drilled and stimulated in multiple stages to promote transverse hydraulic fractures. Development of the tight Cardium formation using primary recovery is considered. The production data of these wells was first matched using a black oil simulator. The calibrated model presented was used for performance perditions based on sensitivity studies and investigations that encompassed design factors such as well spacing, fracture properties and operational constraints.

Résumé

Les formations compactes de pétrole (perméabilité < 1 mD) dans l’Ouest canadien sont récemment apparues comme étant une ressource sûre d’approvisionnement en pétrole léger en raison de l’utilisation de puits horizontaux multifracturés. La formation de Cardium, qui contient 25 % du total de pétrole léger découvert dans l’Alberta (selon l’Alberta Energy Resources Conservation Board), comprend des zones de production conventionnelles et non conventionnelles (de faible perméabilité ou compacts). Les zones de type conventionnel ont été développées dès 1957. En revanche, le développement des zones de type non conventionnel représente un événement récent à cause des propriétés considérablement moins bonnes des réservoirs, ce qui augmente le risque lié au placement de capitaux. Cela implique donc la nécessité d’une étude globale et critique de la zone avant de prévoir toute stratégie de développement.

Cet article présente des résultats à propos de la performance des portions de faible perméabilité de la formation de Cardium où de nouveaux puits horizontaux ont été forés et stimulés en multiples étapes afin de favoriser des fractures hydrauliques transversales. Le développement de la formation compacte de Cardium au moyen d’une récupération primaire est envisagé. Les données de production de ces puits ont d’abord été recréées à l’aide d’un simulateur d’écoulement. Le modèle calibré a été utilisé pour prédire les performances en production à partir d’analyses de sensibilité par rapport à différents paramètres dont des facteurs de conception comme l’espacement des puits, les propriétés des fractures et les contraintes opératoires.