Natural Gas Storage Seismic Monitoring Suivi sismique des stockages de gaz naturel

Abstract

IFP Energies nouvelles, CGGVeritas and GDF Suez have conducted together, since 1980, a series of seismic monitoring experiments in order to detect and follow the movements of the gas plume in natural gas geologic storages. Surface and well seismic surveys were carried out at different stages of the storage life. Permanent receiver arrays have been set down in wells. Permanent sources have been designed. Sources and receivers have been used to follow continuously the storage cycle during several years, providing time measurement accuracy within a tenth of a millisecond. Gas intrusion into an aquifer leads to an increase in the arrival times of reflections beneath the storage reservoir and to a variation of the reflection amplitudes at top and bottom of the reservoirs. Progressive variations of the seismic parameters may be followed during the initial infill period. Further movements of the gas plume with the annual in/out cycles are more difficult to follow, because of the simultaneous presence of gas and water in the pores. Arrival time variations of some tenths of a millisecond may be detected and measured. Saturations, using accurate picking of the arrival times, can be estimated in favourable cases. Because of the higher density of carbon dioxide, when stored in a supercritical phase, sensitivity of the seismic parameters, velocity, density and acoustic impedance to saturation variations will be about twice smaller for CO2 storages than it is for methane. IFP Energies nouvelles, la CGGVeritas et GDF Suez ont mené ensemble, depuis 1980, de nombreuses expériences de monitoring sismique afin de détecter et de suivre les mouvements du gaz dans des stockages géologiques de gaz naturel. Des acquisitions ont été réalisées à différents stades de la vie du stockage tant en sismique de surface qu’en sismique de puits. Des antennes de récepteurs permanentes ont été construites et implantées dans des puits. Des sources permanentes ont été conçues et utilisées de façon continue pendant plusieurs années pour suivre le cycle remplissage/extraction du stockage. Les dispositifs permanents ont permis d’améliorer la précision des mesures de temps d’arrivée jusqu’au dixième de milliseconde. L’arrivée de gaz dans un aquifère se traduit par une rapide variation de vitesse, qui a un impact à la fois sur les temps d’arrivée des réflexions sous les réservoirs et sur les amplitudes aux limites du réservoir. Les mouvements ultérieurs du contact gaz/eau avec le cycle de remplissage/soutirage sont plus difficiles à suivre et nécessitent une excellente précision des mesures de temps d’arrivée des réflexions. L’inversion de ces mesures pour l’estimation des saturations en gaz et en eau est délicate. Cette inversion a été tentée, avec un certain succès, dans le cas de Céré-la-Ronde. Du fait de la densité du dioxyde de carbone, au-delà d’une profondeur de 800 mètres environ, cette inversion risque d’être encore plus délicate pour les stockages de CO2 que pour les stockages de gaz naturel.