Time-lapse seismic modeling assisted by numerical reservoir simulation of water and gas flooding scenarios in oil reservoirs

Abstract

ABSTRACT. In this project, we link fluid flow simulation results to time-lapse seismic through rock physics and modeling. Our goal is to examine the main effects of permeability barriers on seismic response using fluid flow simulations to generate pressure and saturation fields. To explore this problem, we have carried out water and gas injection numerical experiments in a simple reservoir model which has vertical and horizontal variations of porosity as well as permeability barriers. In each experiment, we change the barrier permeability values. By using fluid substitution theory, Gassmann and patchy models, and Batzle and Wang's empirical relationship we model the main seismic parameters, such as acoustic impedance and compressional velocity. After that, we generate synthetics seismograms and some contrast sections to compare the seismic images prior and after fluid injection events in subsequent time periods to analyze possible differences in the seismic parameters due to changes in barriers properties. The results show that barriers can increase fluid pore pressure changing the bulk modulus in the regions with barriers. The results also show that water flow does not have significant impact on seismic response when the barrier is present. On the other hand, gas flow and the degree of impermeability of the barrier can help us to understand how the barriers act on the seismic response and thus to reduce uncertainty. Finally, this paper presents a methodology to examine barriers effects on seismic response.Keywords: time-lapse seismic modeling, flow simulation, permeability barrier. RESUMO.No presente trabalho, fazendo-se uso de uma abordagem integrada de simulação de fluxo em reservatórios, física de rochas e modelagem sísmica timelapse , investigam-se os principais efeitos das barreiras de permeabilidade na resposta sísmica, através da simulação de injeção de fluidos. Com o propósito de analisar os efeitos, realizaram-se alguns experimentos sintéticos de injeção deágua e gás em um modelo simples de reservatório com variações laterais e verticais de porosidade e barreira de permeabilidade. O modelo básico foi construído levando-se em consideração alguns cenários de permeabilidade da barreira. Mediante a teoria da substituição de fluidos, e utilizando-se algumas relações empíricas que dão conta das propriedades da fase fluída em função da pressão e da temperatura, avaliaram-se, a partir de uma perspectiva dinâmica, atributos sísmicos, tais como: velocidade e impedância acústica. Posteriormente, gerou-se sismogramas sintéticos e algumas seções de contraste para comparar as imagens das seções sísmicas obtidas no início da produção com as imagens em tempos subseqüentes de modo a avaliar possíveis diferenças nos parâmetros sísmicos devido a mudanças nas propriedades da barreira de permeabilidade. Análises dos resultados revelaram que a injeção deágua não induz efeitos significativos em presença de barreiras. Por outro lado, a injeção de gás e o grau de impermeabilidade da barreira podem nos ajudar a compreender melh...

An Application of Optical Flow to Time-Lapse Analysis in 2-D Seismic Images

“…The authors also show a successful application of this technique to the Troll West gas province, offshore Norway. Claudino et al (2008) examine the main effects of permeability barriers on seismic response using fluid flow simulations to generate pressure and saturation fields. The authors have performed several simulations in a simple reservoir model which has vertical and horizontal variations of porosity as well as permeability barriers.…”