Modeling P-wave velocity variations related to asismic slip in a fractured reservoir
Modélisation des variations de vitesse des ondes P liées au glissement asismique dans un réservoir fracturé
Résumé
This research aimed to numerically characterize the origin of observed P-wave velocity variation during hydraulic stimulation of GPK2 well. Occurrence of this P-wave velocity anomaly was faster and more extended compared to that usually happens during a classical fluid diffusion process, as noted by Calo et al., 2011. These P-wave velocity changes were also observed at large scale (~1km), which suggest that large scale elastic moduli of the reservoir rock had changed rapidly.First phase of the present work was to address the timing aspect of the observation. It was aimed at understanding the pressure migration during this hydraulic stimulation process by simulating it using 3DEC. It was found that the fluid pressure migrates in time and space following a process controlled by fracture opening rather than fluid pressure. A very rapid migration of fluid pressure was observed, with a much higher effective diffusivity (~13 m2/s) than that classically observed at Soultz-sous-Forêts (~0.05 m2/s; see e.g. Shapiro et al., 2002). This rapid process is compatible with the results of Calo et al. who observed a migration of over 1000 m in 3 hours. So, for the time effect, we have highlighted a process compatible with observation.In the second phase, it was purposed to explore the large scale value of the elastic moduli at Soultz-sous-Forêts reservoir and analyze its sensitivity to stress perturbations in order to understand how pressure changes studied in the first phase would impact P-wave velocity. It was found that large scale elastic moduli through fractured rock mass deviates from that of intact rock in the conditions of high fracture density parameter. Furthermore, investigation of related P-wave velocity as a function of the applied stress level revealed that it is almost independent of the applied stress level.Further research is required to fully answer the thesis question. For example, the process highlighted in the first phase could also have implications for the magnitude of pressure perturbation away from the well, or it would be interesting to add fluid pressure to the second phase simulations in order to study the effect of pore pressure on P-wave velocity variation.
Cette recherche vise à caractériser numériquement l'origine de la variation de vitesse de l'onde P observée pendant la stimulation hydraulique du puits GPK2. L'apparition de cette anomalie de vitesse des ondes P a été plus rapide et plus étendue que celle qui se produit habituellement au cours d'un processus classique de diffusion des fluides, comme l'ont noté Calo et al. en 2011. Ces changements de vitesse des ondes P ont également été observés à grande échelle (~1km), ce qui suggère que les modules élastiques à grande échelle de la roche réservoir ont changé rapidement.La première phase du présent travail a consisté à étudier l'aspect temporel de l'observation. Elle visait à comprendre la migration de la pression au cours de ce processus de stimulation hydraulique en la simulant à l'aide de 3DEC. Il a été constaté que la pression du fluide migre dans le temps et l'espace suivant un processus contrôlé par l'ouverture des fractures plutôt que par la pression du fluide. Une migration très rapide de la pression de fluide a été observée, avec une diffusivité effective beaucoup plus élevée (~13 m2/s) que celle classiquement observée à Soultz-sous-Forêts (~0,05 m2/s ; voir par exemple Shapiro et al., 2002). Ce processus rapide est compatible avec les résultats de Calo et al. qui ont observé une migration de plus de 1000 m en 3 heures. Ainsi, pour l'effet temps, nous avons mis en évidence un processus compatible avec l'observation.Dans la deuxième phase, il était prévu d'explorer la valeur à grande échelle des modules élastiques du réservoir de Soultz-sous-Forêts et d'analyser sa sensibilité aux perturbations des contraintes afin de comprendre comment les changements de pression étudiés dans la première phase auraient un impact sur la vitesse des ondes P. Il a été constaté que les modules élastiques à grande échelle ont un impact sur la vitesse des ondes P. Il a été constaté que les modules élastiques à grande échelle à travers la masse rocheuse fracturée s'écartent de ceux de la roche intacte dans les conditions d'un paramètre de densité de fracture élevé. En outre, l'étude de la vitesse des ondes P en fonction du niveau de contrainte appliqué a révélé qu'elle est presque indépendante du niveau de contrainte appliqué.Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour répondre pleinement à la question de la thèse. Par exemple, le processus mis en évidence dans la première phase pourrait également avoir des implications sur l'ampleur de la perturbation de la pression loin du puits, ou il serait intéressant d'ajouter une pression de fluide aux simulations de la deuxième phase afin d'étudier l'effet de la pression interstitielle sur la variation de la vitesse de l'onde P.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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