Evolution of Seismic Velocities in Heavy Oil Sand Reservoirs during Thermal Recovery Process Évolution des vitesses sismiques dans les réservoirs de sables bitumineux au cours des procédés de récupération thermique

Abstract

In thermally enhanced recovery processes like Cyclic Steam Stimulation (CSS) or Steam Assisted Gravity Drainage (SAGD), continuous steam injection entails changes in pore fluid, pore pressure and temperature in the rock reservoir, that are most often unconsolidated or weakly consolidated sandstones. This in turn increases or decreases the effective stresses and changes the elastic properties of the rocks. Thermally enhanced recovery processes give rise to complex couplings. 4D seismic surveys are currently conducted to delineate the steam-affected areas but the interpretation is difficult. However, it is essential for optimization of reservoir development. Numerical simulations have been carried out on a case study so as to provide an estimation of the evolution of pressure, temperature, pore fluid saturation, stress and strain in any zone located around the injector and producer wells. The approach of Ciz and Shapiro (2007) (Geophysics 72, A75-A79) has been used to model the velocity dispersion in the oil sand mass under different conditions of temperature and stress. A good agreement has been found between these predictions and some laboratory velocity measurements carried out on samples of Canadian oil sand. Results appear to be useful to better interpret 4D seismic data in order to locate the steam chamber. Dans les procédés de récupération des huiles lourdes par méthodes thermiques, comme ia stimulation cyclique par vapeur (CSS) ou le drainage par gravité assisté par vapeur (SAGD), l’injection de vapeur en continu entraîne des changements de liquide de pores, de pression interstitielle et de température dans la roche réservoir, qui est constituée le plus souvent de sable non consolidés ou faiblement consolidés- Ces changements à leur tour augmentent ou diminuent les contraintes effectives et modifient les propriétés élastiques des roches. Les procédés de récupération par méthodes thermiques mettent en oeuvre des couplages complexes. Des campagnes de sismique 4D sont couramment effectuées pour suivre les zones affectées par la vapeur, mais leur interprétation est difficile, Elle est pourtant essentielle pour optimiser le développement du réservoir. Des simulations numériques ont été réalisées sur un cas d’étude afin de fournir une estimation de l’évolution des pressions, températures, saturation des fluides interstitiels, contraintes et déformations dans toute zone située autour des puits injecteur et producteur. L’approche de Ciz et Shapiro (2007) (Geophysics 72, A75-A79) a été utilisée pour modéliser la dispersion de vitesse dans les sables bitumineux sous différentes conditions de température et de contrainte. Un bon accord a été trouvé entre les prédictions du modèle et certaines mesures de vitesse effectuées en laboratoire sur des échantillons de sables bitumineux Canadiens. Les résultats sont utiles pour mieux interpréter les données sismiques 4D afin de localiser la chambre à vapeur.