Joint Structural and Petrophysical History Matching of Stochastic Reservoir Models Thomas SCHAAF * & Bertrand COUREAUD Scaling up and modeling for transport.

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1 Joint Structural and Petrophysical History Matching of Stochastic Reservoir Models Thomas SCHAAF * & Bertrand COUREAUD Scaling up and modeling for transport and flow in porous media Conference Dubrovnik, 13-16 October 2008

2 Pour personnaliser la date, le nom et le service : Affichage / En-tête et pied de page Personnaliser la zone date, ainsi que le nom et le service, Cliquer sur appliquer partout NB. Sans intervention, la date se met à jour automatiquement Dubrovnik, 13-16 october 2008 2 Outline Motivation : Getting reliable production forecasts Current methodology Focus on the History Matching process Proposed workflow to perform joint HM Test case : Synthetic 3D waterflooding model History Matching process & results Conclusions & Perspectives

3 Pour personnaliser la date, le nom et le service : Affichage / En-tête et pied de page Personnaliser la zone date, ainsi que le nom et le service, Cliquer sur appliquer partout NB. Sans intervention, la date se met à jour automatiquement Dubrovnik, 13-16 october 2008 3 Decision taking in uncertain environment Getting reliable production forecasts Motivation

4 Pour personnaliser la date, le nom et le service : Affichage / En-tête et pied de page Personnaliser la zone date, ainsi que le nom et le service, Cliquer sur appliquer partout NB. Sans intervention, la date se met à jour automatiquement Dubrovnik, 13-16 october 2008 4 Current Methodology Uncertain Input Parameters Numerical Modeling Steps Outputs of interest Decision Making Data Assimilation CPU intensive, non linear Under-determinded Problem Objective Function 3 steps approach: Sensitivity study with respect to the OF (ED+proxy model) Multiple History Matching processes with remaining parameters Propagation of uncertainties to forecasts using those HM models

5 Pour personnaliser la date, le nom et le service : Affichage / En-tête et pied de page Personnaliser la zone date, ainsi que le nom et le service, Cliquer sur appliquer partout NB. Sans intervention, la date se met à jour automatiquement Dubrovnik, 13-16 october 2008 5 History Matching Process Updating simultaneously geological and simulation models But structural and petrophysical uncertainties are seldom tackle at the same time; leading to sub optimal History Matched models All the ingredients are currently available to go ahead (Rivenæs & al.(2005) ; Suzuki & Caers(2008))

6 Pour personnaliser la date, le nom et le service : Affichage / En-tête et pied de page Personnaliser la zone date, ainsi que le nom et le service, Cliquer sur appliquer partout NB. Sans intervention, la date se met à jour automatiquement Dubrovnik, 13-16 october 2008 6 Assisted History Matching (AHM) softwares are mature & versatile Geomodeling softwares have powerful internal workflow managers Geomodeling softwares can be launch in batch mode Capitalize on existing geomodeling projects Consider both structural and petrophysical HM Proposed workflow (1/2) Geomodeler workflow manager Generic component : launch any exe file in the workflow CONDOR (IFP R&D version) GEOMODELER

7 Pour personnaliser la date, le nom et le service : Affichage / En-tête et pied de page Personnaliser la zone date, ainsi que le nom et le service, Cliquer sur appliquer partout NB. Sans intervention, la date se met à jour automatiquement Dubrovnik, 13-16 october 2008 7 From a practical point of view : Condor writes a text file with current inversion parameters value Condor launches the geomodeler that : reads that file assigns the values to its own internal variables launchs its internal workflow : Structural modeling, Facies modeling, poro/perm modeling, Upscaling, export of the data file Condor launches the fluid flow simulator Condor get the simulation results, computes the OF value Parameters updating Next iteration Capitalize on existing projects Consider both structural and petrophysical HM Proposed workflow (2/2) 1 12 2 3 3

8 Pour personnaliser la date, le nom et le service : Affichage / En-tête et pied de page Personnaliser la zone date, ainsi que le nom et le service, Cliquer sur appliquer partout NB. Sans intervention, la date se met à jour automatiquement Dubrovnik, 13-16 october 2008 8 Synthetic 3D waterflooding model Geological Model : 50 38 100Simulation Model : 20 16 20 3 zones : Top : Sequential Gaussian Simulation for poro/perm Middle : Object based stochastic modeling Bottom : SGS for poro/perm

9 Pour personnaliser la date, le nom et le service : Affichage / En-tête et pied de page Personnaliser la zone date, ainsi que le nom et le service, Cliquer sur appliquer partout NB. Sans intervention, la date se met à jour automatiquement Dubrovnik, 13-16 october 2008 9 Inversion Parameters set Geological Model : 50 38 100 Channels orientation Channels proportion Fault throw Fault transmissivity kvkh ratio Mean k value for SGS + S orw = 7 parameters

10 Pour personnaliser la date, le nom et le service : Affichage / En-tête et pied de page Personnaliser la zone date, ainsi que le nom et le service, Cliquer sur appliquer partout NB. Sans intervention, la date se met à jour automatiquement Dubrovnik, 13-16 october 2008 10 Synthetic 3D waterflooding model Final oil saturation field 2 oil producers, 1 injector : 12 years of production history Observation data : Fine scale fluid flow simulation results BHP & WCT Observation Data

11 Pour personnaliser la date, le nom et le service : Affichage / En-tête et pied de page Personnaliser la zone date, ainsi que le nom et le service, Cliquer sur appliquer partout NB. Sans intervention, la date se met à jour automatiquement Dubrovnik, 13-16 october 2008 11 7 parameters : Channels (%,dir), Fault (throw,T),kvkh, Sorw, Mean_kx History Matching Process CONDORGEOMODELER Condor inversion parameters (Initial value, lower & upper bounds) Condor inversion parameters have their counterpart in the geomodeler internal workflow

12 Pour personnaliser la date, le nom et le service : Affichage / En-tête et pied de page Personnaliser la zone date, ainsi que le nom et le service, Cliquer sur appliquer partout NB. Sans intervention, la date se met à jour automatiquement Dubrovnik, 13-16 october 2008 12 Concrete view of the Geomodeler workflow runs : History Matching Process GEOMODELER WORFLOWMODELED GEOLOGICAL MODEL $throw = 15 m $Chan_dir = 90°

13 Pour personnaliser la date, le nom et le service : Affichage / En-tête et pied de page Personnaliser la zone date, ainsi que le nom et le service, Cliquer sur appliquer partout NB. Sans intervention, la date se met à jour automatiquement Dubrovnik, 13-16 october 2008 13 Concrete view of the Geomodeler workflow runs : History Matching Process GEOMODELER WORFLOWMODELED GEOLOGICAL MODEL $throw = 25 m $Chan_dir = 110° Grid modified @ each iteration !

14 Pour personnaliser la date, le nom et le service : Affichage / En-tête et pied de page Personnaliser la zone date, ainsi que le nom et le service, Cliquer sur appliquer partout NB. Sans intervention, la date se met à jour automatiquement Dubrovnik, 13-16 october 2008 14 Freeze NW seismic horizons Apply the throw to SE horizons Fault Throw Management

15 Pour personnaliser la date, le nom et le service : Affichage / En-tête et pied de page Personnaliser la zone date, ainsi que le nom et le service, Cliquer sur appliquer partout NB. Sans intervention, la date se met à jour automatiquement Dubrovnik, 13-16 october 2008 15 Gradients based constrained optimization (not optimal, P. King work) Numerical gradients computation (no adjoints …) History Matching Results Initial OF value

16 Pour personnaliser la date, le nom et le service : Affichage / En-tête et pied de page Personnaliser la zone date, ainsi que le nom et le service, Cliquer sur appliquer partout NB. Sans intervention, la date se met à jour automatiquement Dubrovnik, 13-16 october 2008 16 Gradients based constrained optimization Numerical gradients computation History Matching Results «Optimal» OF value

17 Pour personnaliser la date, le nom et le service : Affichage / En-tête et pied de page Personnaliser la zone date, ainsi que le nom et le service, Cliquer sur appliquer partout NB. Sans intervention, la date se met à jour automatiquement Dubrovnik, 13-16 october 2008 17 History Matching Results Summary Initial value + bounds Optimal value (coarse scale simul) Reference case (fine scale simul) Chan_frac(%)20 [15;35] 34.1630 Tfault0.05 [0.01;0.5] 0.01380.2 Sorw0.3 [0.15;0.35] 0.2290.25 throw(m)30 [10;40] 1815 Mean_kx(mD)50 [40;200] 177.28120 Kvkh0.005 [0.001;0.05] 0.0010.01 Chan_dir(°)110 [80;120] 99.3190

18 Pour personnaliser la date, le nom et le service : Affichage / En-tête et pied de page Personnaliser la zone date, ainsi que le nom et le service, Cliquer sur appliquer partout NB. Sans intervention, la date se met à jour automatiquement Dubrovnik, 13-16 october 2008 18 Conclusions & perspectives Full History Matching Process : technicaly & operationnaly ok Lead to more robust integrated geological stochastic reservoir models More reliable production forecasts Ongoing work : Better integration of the HM process in the global Geophysics / Geology / Reservoir Engineering Process eg. (fault throw / velocity model updates) Geologicaly realist updating of the reservoir structure ! Parameterization/updating of the geological scale fields (facies,poro, perm) eg. gradual deformation, geomorphing techniques. Prior sensitivity study should be done Test gradients free algorithms : GA, simplex, PSO, VFSA, NEWUOA, hybrid or even better, Bayesian Approach!

19 Joint Structural and Petrophysical History Matching of Stochastic Reservoir Models Thomas SCHAAF * & Bertrand COUREAUD Scaling up and modeling for transport and flow in porous media Conference Dubrovnik, 13-16 October 2008

20 Back up

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26 Pour personnaliser la date, le nom et le service : Affichage / En-tête et pied de page Personnaliser la zone date, ainsi que le nom et le service, Cliquer sur appliquer partout NB. Sans intervention, la date se met à jour automatiquement Dubrovnik, 13-16 october 2008 26 Gradual Deformation Method

27 Pour personnaliser la date, le nom et le service : Affichage / En-tête et pied de page Personnaliser la zone date, ainsi que le nom et le service, Cliquer sur appliquer partout NB. Sans intervention, la date se met à jour automatiquement Dubrovnik, 13-16 october 2008 27 Outline Motivation : Getting reliable production forecasts Current methodology: Sensitivity study Multiple History Matching (HM) processes Propagation of uncertainties to forecasts Focus on the History Matching process : Updating both geological and simulation models Necessity to tackle both types of uncertainty : structural and petrophysical Proposed workflow : Versatile assisted HM softwares Geomodeling software internal workflow manager Test case : Synthetic 3D waterflooding model History Matching process & results Conclusions & Perspectives