Simulation of Naturally Fractured Reservoirs. State of the Art

P. Lemonnier (1) , Bernard Bourbiaux (1)

1 IFPEN - IFP Energies nouvelles

Naturally fractured reservoirs contain a significant amount of the world oil reserves. The production of this type of reservoirs constitutes a challenge for reservoir engineers. Use of reservoir simulators can help reservoir engineers in the understanding of the main physical mechanisms and in the choice of the best recovery process and its optimization. Significant progress has been made since the first publications on the dual-porosity concept in the sixties. This paper and the preceding one (Part 1) present the current techniques of modeling used in industrial simulators. The optimal way to predict matrix-fracture transfers at the simulator cell scale has no definite answer and various methods are implemented in industrial simulators. This paper focuses on the modeling of physical mechanisms driving flows and interactions/ exchanges within and between fracture and matrix media for a better understanding of proposed flow formula and simulation methods. Typical features of fractured reservoir numerical simulations are also described with an overview of the implementation of geomechanics effects, an application of uncertainty assessment methodology to a fractured gas reservoir and finally a presentation of a history matching methodology for fractured reservoirs.

Simulation des réservoirs naturellement fracturés. État de l'art : Partie 2-Échanges matrice-fracture et spécificités des études numériques-Les réservoirs naturellement fracturés contiennent une partie significative des réserves en huile mondiales. La production de ce type de réservoirs constitue un défi pour les ingénieurs de réservoir. L'utilisation des simulateurs de réservoir peut aider l'ingénieur de réservoir à mieux comprendre les principaux mécanismes physiques, à choisir le procédé de récupération le mieux adapté et à l'optimiser. Des progrès sensibles ont été réalisés depuis les premières publications sur le concept double-milieu dans les années soixante. Cet article et le précédent (Partie 1) présentent les techniques actuelles de modélisation utilisées dans les simulateurs industriels. Il n'y a pas de réponse définitive pour simuler de manière optimale les échanges matrice-fracture, et, différentes méthodes sont mises en oeuvre dans les simulateurs industriels de réservoir. Ce papier se concentre sur la modélisation de la physique des écoulements au sein des milieux matrice et fracture et des échanges entre ces deux milieux afin de mieux comprendre les différentes formulations proposées dans la littérature. Plusieurs problèmes particuliers liés à la simulation numérique des réservoirs fracturés sont aussi abordés avec une présentation de la prise en compte des effets géomécaniques, une application de la méthodologie d'évaluation des incertitudes à un cas de réservoir à gaz fracturé, et enfin une présentation de la méthodologie de calage d'historique des réservoirs fracturés. Abstract-Simulation of Naturally Fractured Reservoirs. State of the Art: Part 2-Matrix-Fracture Transfers and Typical Features of Numerical Studies-Naturally fractured reservoirs contain a significant amount of the world oil reserves. The production of this type of reservoirs constitutes a challenge for reservoir engineers. Use of reservoir simulators can help reservoir engineers in the understanding of the main physical mechanisms and in the choice of the best recovery process and its optimization. Significant progress has been made since the first publications on the dual-porosity concept in the sixties. This paper and the preceding one (Part 1) present the current techniques of modeling used in industrial simulators. The optimal way to predict matrix-fracture transfers at the simulator cell scale has no definite answer and various methods are implemented in industrial simulators. This paper focuses on the modeling of physical mechanisms driving flows and interactions/ exchanges within and between fracture and matrix media for a better understanding of proposed flow formula and simulation methods. Typical features of fractured reservoir numerical simulations are also described with an overview of the implementation of geomechanics effects, an application of uncertainty assessment methodology to a fractured gas reservoir and finally a presentation of a history matching methodology for fractured reservoirs. NOMENCLATURE a, b, c Matrix block sizes in x, y, z directions (m) A Cross-section area of the matrix block (m 2) c T Total compressibility (Pa-1) C kp Concentration of component k in phase p (kg/kg) D Molecular diffusivity (m 2 /s) F kp Matrix flow rate per volume of component k in phase p (kg/(s.m 3)) g Gravitational constant (m/s 2) J Molecular diffusion and dispersion flux (kg/(s.m 3)) K Absolute permeability (m 2) k r Relative permeability (fraction) l Matrix block size (m (l 1 = a, l 2 = b, l 3 = c))

Domaines: Physique [physics]

P. Lemonnier, Bernard Bourbiaux. Simulation of Naturally Fractured Reservoirs. State of the Art: Part 2 – Matrix-Fracture Transfers and Typical Features of Numerical Studies. Oil & Gas Science and Technology - Revue d'IFP Energies nouvelles, 2010, 65 (2), pp.263-286. ⟨10.2516/ogst/2009067⟩. ⟨hal-01937526⟩