Impact of Vertical Confinement on the Poroelastic Response of ?Geological Reservoir to Fluid Injection

K Atefi Monfared

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoVancouver 2016: 69th Canadian Geotechnical Conference

Session: FUNDAMENTALS - III Soil & Rock Mechanics

ABSTRACT: Geo-environmental consequences of fluid injection into geological reservoirs common in geothermal exploitation, enhanced oil recovery operations, and waste injection remain a topic of dispute. Spatio-temporal stress changes in the reservoir during injection are of key importance for evaluating induced seismicity, determining potential failure planes and leakage zones, and planning of injection strategies. This study is aimed at evaluating poroelastic stress modifications surrounding a fully-penetrating vertical well in a confined porous layer. Various stress regimes are assessed analytically. To facilitate a fully-coupled analytical description, reservoir-seal rock interactions are described via the Winkler model. Results offer a novel insight into geomechanics of injection, providing information on fracture plane/s. Seal rock stiffness is proven to have a notable impact on the near-wellbore geomechanical response, specifically in unconsolidated strata. Results suggest the ratio of overburden stiffness pacritical factor: for a ratio of unity, no shear stress is induced; for ratios exceeding unity, deviatoric stresses gradually increase; and for ratios bellow unity, reservoir can behave in a complicated manner wherein fracture reorientation occurs.

RÉSUMÉ: conséquences géo-environnementales de l'injection de fluide dans des réservoirs géologiques commun dans l'exploitation géothermique, des opérations de récupération de pétrole, et l'injection des déchets demeurent un sujet de dispute. Changements de contraintes spatio-temporelles dans le réservoir pendant l'injection sont d'une importance clé pour évaluer la sismicité induite, la détermination des plans potentiels de défaillance et les zones de fuite, et la planification des stratégies d'injection. Cette étude vise à évaluer poro-élastiques modifications de la contrainte entourant un puits vertical entièrement pénétrant dans une couche poreuse confinée. Différents régimes de contrainte sont évalués analytiquement. Pour faciliter une description analytique entièrement couplée, les interactions de réservoir-couches de roches sont décrites par le modèle Winkler. Les résultats offrent un nouvel aperçu de fournissant des informations sur le plan de ruptures de couches de roches rigides est avéré avoir un impact notable sur la réponse au géomécanique, en particulier dans les strates non consolidées. Les résultats suggèrent le rapport du paramètre de rigidité surchargée en module de compression de réservoir pour être un facteur critique: pour un rapport d'unité, aucune contrainte de cisaillement est induite; pour des rapports supérieurs à l'unité, contraintes déviatoriques augmentent progressivement; ainsi que des rapports d'unité ci-dessous, le réservoir peut se comporter d'une manière compliquée où fracture réorientation se produit.

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