Abstract

A multidisciplinary study addressed the unconventional Montney reservoir with new or modified tools invoking geochemical data. More than 1100 metres of cores from the Altares and Cypress fields in northeast British Columbia gave a solid stratigraphic framework to test reservoir parameters such as rock fabric, pore throat sizes, brittleness and hydrocarbon fill, integrating petrophysical data with XRF, XRD, brittleness core measurements and mercury injection capillary pressures.

Organic geochemistry was key to understand and calibrate pore throat sizes using a phase envelope comparison of isotube and isojar gas compositions; larger differences being linked to smaller pore throats. This was combined with Pittman R30 pore throat calculations from logs and with bitumen content calculated from NMR indicating that some Upper Montney units with larger pore throats are filled with bitumen that corresponds to an early migration of liquid hydrocarbon. Bitumen rich zones have been associated with enrichment in sulfur and samarium. Pore size restriction in the Lower Montney is linked to high clay content and to quartz cement as determined by XRF analysis.

Brittleness prediction (Young’s modulus) using XRD has been achieved with a new formula specific to the Altares Field in which only Feldspars have a positive relationship with brittleness; all published XRD base formula gave much poorer results. Brittleness prediction was also achieved using one single XRF element: chromium which is proxy to clay content and as such has a negative relationship. The reason for the poor predictability using other single XRF elements is the difference in lithological content and textures of the Upper and Lower Montney.

Isotope compositions gave supporting evidence for high reservoir pressure gradients associated with secondary gas cracking overpressure, allowing recognition of fault bounded reservoir compartments. Isotope data also revealed the presence of horizontal detachments confirmed by increased bed dips seen on image logs.

Open fractures filled with dry gas found associated with compressive structures have been identified using gas chromatography; no microseismic events have been found associated with the identified zones of open fractures and, in one well with production logs, 92% of the production came from unstimulated intervals.

Among the novelties of the present work are the analyses of data in 3–D and even 4–D (time) whereas previous work had remained static or studied in a 2–D context; thus, carbon isotopes and DFIT data were analyzed in 3–D or against TVDss.

Résumé

Le réservoir du Montney non-conventionnel a été le sujet d’une étude multidisciplinaire employant des outils nouveaux ou modifiés qui intègrent les données géochimiques. Une stratigraphie basée sur plus de 1,100 mètres de carottes provenant des champs d’Altares et de Cypress localisés dans la partie nord-est de la Colombie Britannique a permis de tester certains paramètres de réservoirs tels que texture de roche, taille de gorge des pores, indices de fragilité et nature des hydrocarbures; tout ceci en intégrant les données pétrophysiques avec celles obtenus par XRF, XRD, géomécanique et pressions capillaires d’échantillons de carottes.

La géochimie organique fut primordiale pour comprendre et calibrer les tailles de gorges de pores en comparant les enveloppes de phase basées sur les compositions de gaz des isotubes et des isojars; les large différences étant associées à des gorges de pore plus petites. Ce travail fut combiné à des calculs de tailles de gorge de pore utilisant une formule R30 modifiée de Pittman basée sur les données de diagraphie. Le contenu en bitume calculé à partir du NMR montre que certaines unités de du Montney supérieur sont remplies de bitume qui correspondrait à une migration précoce d’huile dans le réservoir. Ces zones riches en bitume sont caractérisées par un enrichissement en soufre et en samarium. Les données de XRF indiquent que, dans le Montney inférieur, la diminution de la taille de gorge de pore est liée à une augmentation des quantités des minéraux argileux et des ciments de quartz.

Une prédiction de la fragilité de la roche (module de Young) à base de XRD a été obtenue en utilisant une nouvelle formule où seuls les feldspaths ont une relation positive avec la fragilité; toutes les autres formules publiées et basées sur les XRD ont donné des corrélations de moindre qualité. La fragilité des lithologies du Montney a aussi été prédite via XRF par la concentration en chrome mesurée qui représente le contenu en argile et qui a une relation négative avec la fragilité. La faible prédiction de la fragilité par des concentrations d’un seul élément est due aux différences de lithologies et textures entre le Montney supérieur et Montney inférieur.

Les compositions isotopiques des gaz ont étayé l’hypothèse de gradients de haute pression associés à des surpressions liées au cracking secondaire des gaz; l’étude de ces gradients a permis la reconnaissance de compartiments isolés du point de vue pression. Les données isotopiques des gaz ont aussi révélé la présence de détachements horizontaux confirmés par les augmentations de pendage observés en image log.

La chromatographie des gaz a permis la reconnaissance de zones à fractures ouvertes remplies de gaz secs et associées à des structures compressives; aucun événement microsismique n’a été enregistré dans ces zones et les logs de production ont montré que 92% de la production venait de ces mêmes zones.

L’analyse de données géochimiques en 3-D et 4-D (avec la variable temps) figurent parmi les approches nouvelles utilisées alors que les études précédentes étaient statiques ou seulement en 2-D; ainsi les isotopes de carbone et les DFITs furent analysés en 3-D ou au regard de profondeurs en TVDss.

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