Key factors in shale gas modeling and simulation

• Autorzy: Klimkowski Ł. , Nagy S.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amsc-2014-0068

Warianty tytułu

PL

Modelowanie i symulacja niekonwencjonalnych złóż gazu ziemnego z łupków - kluczowe parametry

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Multi-stage hydraulic fracturing is the method for unlocking shale gas resources and maximizing horizontal well performance. Modeling the effects of stimulation and fluid flow in a medium with extremely low permeability is significantly different from modeling conventional deposits. Due to the complexity of the subject, a significant number of parameters can affect the production performance. For a better understanding of the specifics of unconventional resources it is necessary to determine the effect of various parameters on the gas production process and identification of parameters of major importance. As a result, it may help in designing more effective way to provide gas resources from shale rocks. Within the framework of this study a sensitivity analysis of the numerical model of shale gas reservoir, built based on the latest solutions used in industrial reservoir simulators, was performed. The impact of different reservoir and hydraulic fractures parameters on a horizontal shale gas well production performance was assessed and key factors were determined.

PL

W celu udostępnienia zasobów gazu ziemnego ze złóż łupkowych i maksymalizacji wydajności horyzontalnych odwiertów eksploatacyjnych stosowane jest wielostopniowe szczelinowanie hydrauliczne. Modelowanie efektów stymulacji oraz przepływu płynów w ośrodku o ekstremalnie niskiej przepuszczalności jakim jest skała łupkowa różni się znacznie od modelowania złóż konwencjonalnych. W związku ze złożonością zagadnienia występuje znaczna ilość parametrów mających wpływ na przebieg wydobycia. Dla lepszego zrozumienia specyfiki złóż niekonwencjonalnych konieczne jest określenie wpływu poszczególnych parametrów na całość procesu wydobycia gazu oraz identyfikacja tych o największym znaczeniu. W efekcie może się to przełożyć na projektowanie bardziej efektywnego sposobu udostępnienia zasobów gazu ze złóż łupkowych. W ramach niniejszego opracowania przeprowadzono analizę wrażliwości numerycznego modelu symulacyjnego złoża gazu z łupków zbudowanego w oparciu o najnowsze rozwiązania stosowane w prze mysłowych symulatorach złożowych. W wyniku tej analizy określono parametry o kluczowym wpływie na przebieg eksploatacji i maksymalizację wydobycia gazu ze złoża.

Słowa kluczowe

EN

shale gas; unconventional gas; reservoir simulation; hydraulic fractures; shale gas extraction; stimulation; hydraulic fracturing; key parameters; sweet spot; Blue Gas

PL

gaz z łupków; gaz niekonwencjonalny; symulacja numeryczna; szczeliny hydrauliczne; wydobycie gazu; stymulacja; szczelinowanie hydrauliczne; kluczowe parametry; sweet spot; Blue Gas

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, no. 4
• Strony: 987--1004
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Klimkowski Ł.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Drilling, Oil and Gas, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Nagy S.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Drilling, Oil and Gas, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Ambrose R.J., Hartman R.C., Diaz-Campos M., Akkutlu I.Y., Sondergeld C.H., 2010. New Pore-scale Considerations for Shale Gas in Place Calculations. Paper SPE 131772-MS. doi 10.2118/131772-MS.
• [2] Andrade J., Civan F., Devegowda D., Sigal R.F., 2011. Design and examination of requirements for a rigorous shale- -gas reservoir simulator compared to current shale-gas simulator. Society of Petroleum Engineers Paper 144401.
• [3] Arogundade O., Sohrabi M., 2012. A Review of Recent Developments and Challenges in Shale Gas Recovery. SPE paper 160869.
• [4] Clarkson C.R., 2013. Production data analysis of unconventional gas wells: Review of theory and best practices. International Journal of Coal Geology, 109-110, 101-146.
• [5] CMG, 2013. GEM User’s guide. Compositional & unconventional reservoir simulator.
• [6] EIA, 2013. Technically Recoverable Shale Oil and Shale Gas Resources: An Assessment of 137 Shale Formations in 41 Countries Outside the United States. June 10, 2013.
• [7] Hudson J., Civan F., Michel-Villazon G., Devagowda D., Sigal R., 2012. Modeling Multiple-Porosity transport in gas- -bearing shale formations. SPE 153535.
• [8] IEA, 2012. World Energy Outlook: Golden Rules in the Golden Age of Natural Gas. Report IEA.
• [9] IEA, 2011. World Energy Outlook 2011: Golden Age of Natural Gas?. Report IEA.
• [10] Kaliski M., Nagy S., Siemek J., Sikora A., Szurlej A., 2012. Unconventional natural gas-USA, the European Union, Poland. Archiwum Energetyki 42, 109-122 (In Polish).
• [11] Klimkowski Ł., Nagy S., 2014. Symulacja numeryczna wydobycia gazu ze stymulowanej objętości złoża łupkowego. Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna Geopetrol 2014, „Poszukiwania i eksploatacja złóż ropy naftowej i gazu ziemnego - nowe technologie, nowe wyzwania“, September 15-18, 2014 Zakopane, p. 777-781 (In Polish).
• [12] MIT, 2011. Future of Natural Gas, An Interdisciplinary MIT Study. Massachusetts Inst. of Tech., Boston.
• [13] Nagy S., Siemek J., 2011. Shale Gas in Europe: the state of the technology - challenges opportunities. Arch. Min. Sci., Vol. 56, No 4.
• [14] Nagy S., Siemek J., 2014. Confinement Phase Envelope of Gas Condensate Systems in Shale Rocks. Arch. Min. Sci., Vol. 59, No 4, p. 1005-1022.
• [15] Nagy S., Siemek J., Wisniowski R., 2013. Unconventional Energy Resources: New Challenges in Research and Education. Proc. of ICEE ICIT 2013 Conference, Captown, SA, Dec. 2013.
• [16] Nagy S., Rychlicki S., Siemek J., 2009. Stan obecny i ewolucja stosunków gazowych Rosji z Unią Europejską i Polską. Polityka Energetyczna 12, 393-422 (In Polish).
• [17] Ozkan E., Brown M., Raghavan R., Kazemi H., 2011. Comparison of fractured horizontal-well performance in tight sand and shale reservoirs. Society of Petroleum Engineers Reservoir Evaluation & Engineering 14 (2), 248-259.
• [18] Ozkan E., Raghavan R., Apaydin O.G., 2010. Modeling of fluid transfer from shale matrix to fracture network. Society of Petroleum Engineers Paper 134830.
• [19] PGI, 2012. Assessment of shale gas and shale oil resources of the Lower Paleozoic Baltic-Podlasie-Lublin Basin in Poland. Report, Warsaw 2012.
• [20] Poprawa P., 2010. Poszukiwanie złóż gazu ziemnego w łupkach (shale gas) w Polsce. Wiadomości Naftowe i Gazownicze 2/2010 (In Polish).
• [21] Rubin B., 2010. Accurate simulation of non-Darcy flow in stimulated fractured shale reservoirs. SPE 132093.
• [22] Siemek J., Nagy S., 2012. Energy carriers use in the world: natural gas - conventional and unconventional gas resources. Arch. Min. Sci., Vol. 57, No 2, p. 283-312.
• [23] Siemek J., Nagy S., Siemek P., 2013. Challenges for sustainable development: the case of shale gas exploitation in Poland. Problems of Sustainable Development, vol. 8, no. 1, p. 91-104.
• [24] Siemek J., Rychlicki S., Kolenda Z., Stryczek S., Nagy S., 2009. Gaz ziemny i ropa naftowa - Polska i Unia Europejska, potrzeby, własne wydobycie i dostawy. Zarys stanu i perspektywy energetyki polskiej. Studium AGH, AGH Kraków (In Polish).