Wpływ niepewności wybranych parametrów geologicznych i błędów pomiarowych na wyznaczanie wydobywalnych zasobów gazu w krajowych formacjach łupkowych metodą krzywych spadku wydajności

• Autorzy: Szott W. , Gołąbek A.

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2016.09.03

Warianty tytułu

EN

Influence of selected geological parameters uncertainty and production data errors upon the estimation of recoverable resources of domestic shale gas formations using rate-decline analysis

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono analizę dokładności wyznaczania wydobywalnych zasobów krajowych formacji łupkowych przy pomocy krzywych spadku wydajności. Obejmowała ona wybór krzywej spadku, długość analizowanego okresu eksploatacji oraz obecność błędów pomiarowych w danych eksploatacyjnych. W pracy przetestowano cztery typy modeli krzywych spadku wydajności: klasyczny model krzywej hiperbolicznej, model krzywej „wykładniczej rozciągniętej” (stretched exponential), model krzywej Duonga i model krzywej logistycznej (logistc growth). Procedurę dopasowania krzywych spadku wydajności do danych eksploatacyjnych przeprowadzono dla czterech różnych okresów uwzględniających spadkową fazę wydajności wydobycia i odpowiadających efektywnej długości 1 roku, 2, 3 i 4 lat eksploatacji. Dane eksploatacyjne wygenerowano, wykorzystując symulacyjne modele złożowe formacji o parametrach geologicznych i charakterystykach udostępnień typowych dla dotychczas nawierconych i testowanych krajowych formacji łupkowych. Wpływ błędów pomiarowych na wyniki procedury uwzględniono poprzez zaburzenie danych eksploatacyjnych błędem o rozkładzie normalnym z różnym odchyleniem standardowym (o wartości: 1%, 3%, 5% i 10% wartości danych). Zastosowana procedura dopasowania krzywych spadku wydajności, o charakterze regresji nieliniowej, pozwoliła wyznaczyć jednoznacznie komplet parametrów opisujących krzywe spadku, a w konsekwencji określić sumaryczne wydobycie traktowane jako zasoby wydobywalne analizowanej strefy drenażu. Porównanie tej wielkości z analogicznymi wynikami symulacji modelu złożowego stanowi miarę błędu szacowania zasobów wydobywalnych metodą krzywych spadku wydajności. Sformułowano następujące wnioski odnośnie dokładności szacowania wydobywalnych zasobów formacji łupkowych przy pomocy analizowanej metody na podstawie dużej liczby alternatywnych wariantów modeli formacji. Statystycznie najdokładniejsze szacowanie zasobów, w porównaniu z innymi analizowanymi modelami, zapewnia krzywa Duonga. Bardziej szczegółowa analiza wpływu wartości poszczególnych parametrów geologicznych formacji na dokładność szacowania zasobów pokazuje, że błąd szacowania zasobów jest tym większy, im bardziej przepływy w eksploatowanej formacji odbiegają od przepływów stacjonarnych (semistacjonarnych). Względny błąd wyznaczenia zasobów na poziomie 10% wymaga minimum 3-letniego okresu analizy. Dla krótszego czasu błąd ten jest co najmniej rzędu 20% – w przypadku 2 lat i 50% dla okresu rocznego. Błędy pomiarowe w danych eksploatacyjnych zwiększają niepewność szacowania zasobów wydobywalnych, gdy pozostałe czynniki pozwalają na względnie dokładne wyznaczenie zasobów (≤ 10%) oraz praktycznie nie wpływają na błąd ich szacowania w przypadkach dużych rozbieżności (> 20%) spowodowanych tymi czynnikami.

EN

The paper presents investigations of assessment accuracy for recoverable resources of Polish shale gas formations using rate-decline analysis. The investigations include selection of different decline curves, production data period available for analysis and production data errors. Four rate-decline models were tested: hyperbolic model, stretched exponential model, Duong’s model and logistic growth model. The analysis was performed for four different periods of production taking into account various phases of rate behavior and corresponding to effective time of 1, 2, 3, and 4 years. Production data were generated with the simulations of reservoir models constructed for shale formations of geological and completion characteristics typical for formations drilled and tested in Poland. The influence of production data errors upon the results of the investigated method was examined by the deformation of the production data with errors of standard distribution and various standard deviations (1%, 3%, 5% and 10% of original data). The procedure of rate-decline curve fitting to the production data, employed nonlinear regression technique and resulted in the precise determination of decline curve parameters, and consequently, in the estimation of total production, that under the appropriate abandonment conditions becomes the value of recoverable resources. This value, in comparison to the analogous results of reservoir simulations, defines the uncertainty of recoverable resources estimated by the rate-decline analysis. Based on a large set of alternative models of the shale formations, the following conclusions were drawn. On average, the most precise estimation of the recoverable resources is provided by the Duong model. Detailed analysis of the influence of various geological parameters upon the estimation results, shows that the larger deviation of reservoir flow from that of conventional reservoirs, implies the larger estimation error. To obtain an error in the order of 10% requires at least a 3-year’s period of production data analysis. For shorter periods the error is typically larger than 20% and 50% for 2-year’s and 1-year’s period, respectively. Production data errors cause the resource estimation uncertainty to increase if the other factors provide relatively precise estimation (≤ 10%) and practically do not affect the uncertainty if those factors result in small estimation precision (> 20%).

Słowa kluczowe

PL

formacje łupkowe; krzywe spadku wydajności; symulacyjne modele złożowe; zasoby wydobywalne

EN

shale formations; rate-decline curves; reservoir simulation models; recoverable reserves

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 72, nr 9
• Strony: 696--703
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szott W.

• Zakład Symulacji Złóż Węglowodorów i Podziemnych Magazynów Gazu. Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy ul. Lubicz 25 A 31-503 Kraków

autor

Gołąbek A.

• Zakład Symulacji Złóż Węglowodorów i Podziemnych Magazynów Gazu. Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy ul. Lubicz 25 A 31-503 Kraków

Bibliografia

• [1] Andersen D. M., Nobakht M., Moghadam S., Mattar L.: Analysis of Production Data from Fractured Shale Gas Wells. SPE-131787-MS presented at the SPE Unconventional Gas Conference, Pittsburgh, Pennsylyania 23-25.02.2010. DOI http://dx.doi.org/10.2118/131787-MS.
• [2] Anh N. Duong: Rate-Decline Analysis for Fracture-Dominated Shale Reservoirs. Society of Petroleum Engineers 2011, SPE-137748-PA, vol. 14, nr 3, s. 377-387.
• [3] Arps J. J.: Estimation of Decline Curves. Trans AIME 1945, 150, s. 228-247.
• [4] Cipolla C. L., Lolon E. P., Erdle J. C., Rubin B.: Reservoir Modeling in Shale-Gas Reservoirs. SPE-125530-PA. SPE Reservoir Evaluation & Engineering 2010, vol. 13, Issue 04. DOI http://dx.doi.org/10.2118/125530-PA.
• [5] Cipolla C. L., Lolon E., Mayerhofer M. J.: Reservoir Modeling and Production Evaluation in Shale-Gas Reservoirs. Paper IPTC-13185-MS presented at the International Petroleum Technology Conference, Doha, Qatar 7-9.12.2009. DOI http://dx.doi.org/10.2523/IPTC-13185-MS.
• [6] lIk D., Rushing J. A., Perego A. D., Blasingame T. A.: Exponential vs. Hyperbolic Decline in Tight Gas Sands: Understanding the Origin and Implications for Reserve Estimates Using Arps' Decline Curves. Paper SPE-116731-MS presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Denver, Colorado 21-24.09.2008. DOI http://dx.doi.org/10.2118/116731-MS.
• [7] Mattar L., Gault B., Morad K., Clarkson C.R., FreemanC.M. Ilk D., Blasingame T. A.: Production Analysis and Forecasting of Shale Gas Reservoirs: Case History-Based Approach. SPE-119897.
• [8] Newsham K. E., Rushing J. A.: An Integrated Work-Flow Model to Characterize Unconventional Gas Resources: Part I — Geological Assessment and Petrophysical Evaluation. Paper SPE 71351 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, New Orleans, Louisiana, 30.09-3.10.2001. DOI: 10.2118/71351-MS.
• [9] Opracowanie zbiorowe. Rzeczpospolita łupkowa. Studium wiedzy o gazie z formacji łupkowych. Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu 2012, nr 183, s. 310.
• [10] Pakiet Eclipse 100, 300 Release 2014.1 firmy GeoQuest, Schlumberger.
• [11] Rushing J. A., Newsham K. E.: An Integrated Work-Flow Model to Characterize Unconventional Gas Resources: Part II - Formation Evaluation and Reservoir Modeling. Paper SPE 71352 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, New Orleans, Louisiana, 30.09-3.10.2001. DOI: 10.2118/71352-MS.
• [12] Szott W., Gołąbek A.: Investigation of rate-decline analysis for assessment of recoverable reserves of polish shale gas formations. Nafta-Gaz 2015, nr 11, s. 864-869.
• [13] Szott W., Gołąbek A.: Symulacje procesu eksploatacji złóż gazu ziemnego w formacjach łupkowych (shale gas). Nafta-Gaz 2012, nr 12, s. 923-936.
• [14] Valkó P. P., Lee W. J.: A Better Way To Forecast Production From Unconventional Gas Wells. Society of Petroleum Engineers 2010, SPE 134231-MS, Conference Paper.
• [15] Verhulst P. F.: Notice sur la loi que lapopulation poursuit dans son accroissement. Correspondance mathematique et physique 1838, 10, 131-121 Gand: Impr. d'H. Vandekerckhove.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.