attachment 8 mini-frac report for suncor lewis f1/06-27-092 … · 2019-02-14 · suncor lewis...

10
Attachment 8 Mini-Frac Report for Suncor Lewis F1/06-27-092-08W4M

Upload: others

Post on 12-Mar-2020

3 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Attachment 8 Mini-Frac Report for Suncor Lewis F1/06-27-092 … · 2019-02-14 · SUNCOR LEWIS 6‐27‐92‐8 Minifrac Interpretation Page 3 of 9 In a minifrac test, the in situ

Attachment 8

Mini-Frac Report for Suncor Lewis F1/06-27-092-08W4M  

Page 2: Attachment 8 Mini-Frac Report for Suncor Lewis F1/06-27-092 … · 2019-02-14 · SUNCOR LEWIS 6‐27‐92‐8 Minifrac Interpretation Page 3 of 9 In a minifrac test, the in situ

 

OverviewThe SUNCOR LEWIS 6‐27‐92‐8 Well (UWI F1/06‐27‐092‐08W4/0, Licence # 0473316) was tested by mini‐

frac  stimulation  to  establish  closure  pressure  for  caprock  integrity  purposes.  In  the  Lewis  area,  the 

McMurray  Formation  is overlain by  the Wabiskaw A  and  the  Lower Clearwater, which  serves  as  the 

caprock for many SAGD operations within the Athabasca. One metre intervals were tested within each of: 

1. the McMurray Formation sand 

2. the Wabiskaw A silt 

3. the Lower Clearwater shale 

The McMurray interval was tested by mini‐frac test for four frac/falloff cycles starting on Jan 13th, 2015. 

The detailed  analysis  is  contained  in  the  “McMurray  Interval”  section of  this  report.  The  interpreted 

fracture closure gradients ranged from 16.9kPag/m to 18.7kPag/m compared to a calculated overburden 

gradient of 21.0kPag/m. The lower mini‐frac gradient is an indication that the minimum in‐situ stress is 

not in the vertical direction and that the fracture is vertical. 

The Wabiskaw A  interval was tested by mini‐frac test for two frac/falloff cycles and one frac/flowback 

cycle starting on Jan 14th, 2015. The detailed analysis is contained in the “Wabiskaw A Interval” section of 

this report. The interpreted fracture closure gradients of the frac/falloff tests ranged from 21.5kPag/m to 

22.6kPag/m compared to a calculated overburden gradient of 21.0kPag/m. The consistency between the 

two gradients suggests that the minimum in‐situ stress is vertical and the fracture is horizontal. 

The Clearwater shale interval was tested by mini‐frac test for two frac/falloff cycles and one frac/flowback 

cycle  starting on  Jan 17th, 2015. The detailed analysis  is contained  in  the “Lower Clearwater  Interval” 

section of  this  report. The  interpreted  fracture  closure gradients of  the  frac/falloff  tests  ranged  from 

21.8kPag/m  to  22.3kPag/m  compared  to  a  calculated  overburden  gradient  of  21.0kPag/m.  The 

consistency  between  the  two  gradients  suggests  that  the minimum  in‐situ  stress  is  vertical  and  the 

fracture is horizontal. 

   

Page 3: Attachment 8 Mini-Frac Report for Suncor Lewis F1/06-27-092 … · 2019-02-14 · SUNCOR LEWIS 6‐27‐92‐8 Minifrac Interpretation Page 3 of 9 In a minifrac test, the in situ

SUNCOR LEWIS 6‐27‐92‐8 Minifrac Interpretation              Page 2 of 9 

 

 

Figure 1: Well Logs, Vertical Stress and Minifrac Closure Pressure 

 

         McMurray  Wabiskaw  Clearwater 

Test Depth     mGL  122.3  99.6  91.3 

Minifrac Closure Stress Mean  kPag  2216  2187  2012 

Minimum  kPag  2061  2143  1993 

Minifrac Closure Gradient 

Mean  kPag/m  18.12  21.96  22.04 

Minimum  kPag/m  16.85  21.52  21.82 

Standard Deviation  kPag/m  0.86  0.55  0.23 

Standard Deviation/Mean  %  4.8%  2.5%  1.1% 

Vertical Stress 

Stress  kPag  2568  2093  1913 

Gradient  kPag/m  21.00  21.01  20.96 

Closure Relative Error  %  ‐13.7%  4.5%  5.2% 

Fracture Orientation        Vert  Hz  Hz 

Table 1: Analysis Summary 

Page 4: Attachment 8 Mini-Frac Report for Suncor Lewis F1/06-27-092 … · 2019-02-14 · SUNCOR LEWIS 6‐27‐92‐8 Minifrac Interpretation Page 3 of 9 In a minifrac test, the in situ

SUNCOR LEWIS 6‐27‐92‐8 Minifrac Interpretation              Page 3 of 9 

 In  a minifrac  test,  the  in  situ  failure  conditions  are  created  and  the  pressure  required  to  propagate 

fractures can be measured. The pressure where fractures start to close is the basis for safe SAGD operating 

pressure since this is the minimum pressure required to open a pre‐existing fracture. This represents the 

case where there are existing natural fractures or that the higher formation breakdown pressure has been 

exceeded. A safety factor, typically 0.8, is also applied in the determination of safe operating pressure. 

The method used to interpret the minifrac data are based on flow regime recognition described in SPE 

Paper 157843 titled The Use of Pressure Transient Analysis Tools to Interpret Mini‐Frac Data  in Alberta 

Oilsands Caprocks. 

Tight  zones  like  the Lower Clearwater  shale and Wabiskaw A  silt  show  signature Bourdet and Mattar 

derivative responses to closure on the Log‐Log plot. The Bourdet derivative has a 3/2 slope and the Mattar 

derivative  is horizontal  (zero slope). The derivative responses are consistent  for no‐flow and  flowback 

falloffs. All of the Clearwater and Wabiskaw minifracs responded in this manner. 

For  zones  with  more  permeability,  like  the  McMurray,  pressure  leaks  off  rapidly  and  the  closure 

dominated pressure regime (i.e. 3/2 Bourdet slope or zero Mattar slope) is not seen in the log‐log plot. 

Closure occurs simultaneously with  fracture  flow dominated pressure response  (1/2 slope). When  the 

transient is beyond the fracture, it must be fully closed. Therefore, start of closure is almost simultaneous 

with the start of fracture flow. 

   

Page 5: Attachment 8 Mini-Frac Report for Suncor Lewis F1/06-27-092 … · 2019-02-14 · SUNCOR LEWIS 6‐27‐92‐8 Minifrac Interpretation Page 3 of 9 In a minifrac test, the in situ

SUNCOR LEWIS 6‐27‐92‐8 Minifrac Interpretation              Page 4 of 9 

 

McMurrayIntervalThe McMurray interval was tested by minifrac test for four frac/falloff cycles starting on Jan 13th, 2015. 

The  test  was  analyzed  in  the  Calgary  office  in  near  real‐time  to  help  direct  field  operations,  final 

interpretation occurred after field operations were complete. The interpreted fracture closure gradients 

ranged from 16.85kPag/m to 18.74kPag/m for the four falloff cycles. This document uses the interpreted 

start  of  closure  as  the  appropriate measure  for  determining  fracture  gradient  (see  overview).  The 

perforation  interval was 124.0‐125.0mKB,  the downhole gauge  landing depth was 126.0mKB and  the 

difference between ground level and Kelly bushing is 2.2m, resulting in MPP depth of 122.3mGL (below 

ground level). 

Pressures were recorded at the pump outlet, the wellhead and downhole, all at 1 second intervals. The 

pressure input data for Ecrin was created by shifting the downhole gauge data by 2kPa so that the surface 

readings before  running  the gauge were 0kPa. Pressure was  then  reduced by 15kPa  to  translate  the 

pressure up 1.5m from gauge depth to mid‐point of perforations (MPP) using a water gradient. The data 

was loaded into Ecrin in absolute (kPaa) units assuming a local gauge to absolute pressure adjustment of 

93kPa, however, the fracture gradients and pressure quoted in this document are in kPag. The depth from 

ground level to MPP was used to calculate the fracture gradient. 

 

Figure 2: McMurray Interval Tests 

The following naming convention was used to denote test information: 

1. Type of test: falloff (FO) or flowback (FB)  

2. Type of pick: start of closure (SOC) or end of closure (EOC) 

   

Page 6: Attachment 8 Mini-Frac Report for Suncor Lewis F1/06-27-092 … · 2019-02-14 · SUNCOR LEWIS 6‐27‐92‐8 Minifrac Interpretation Page 3 of 9 In a minifrac test, the in situ

SUNCOR LEWIS 6‐27‐92‐8 Minifrac Interpretation              Page 5 of 9 

 Here are the results of the four falloff cycles in the McMurray interval: 

Cycle #  Type of Test  Injection Rate  Injection Duration  Breakdown  SOC  EOC  Closure Gradient 

   FO/FB  L/min  mins  kPag  kPag  kPag  kPag/m 

1  FO  50  10  6927  2271  1481  18.57 

2  FO  50  10  3734  2292  1566  18.74 

3  FO  50  10  2994  2241  1567  18.32 

4  FO  70  10  2677  2061  1482  16.85 

Table 2: McMurray Interval Minifrac Interpretation 

The method used to interpret the minifrac data are based on flow regime recognition described in SPE 

Paper 157843. The minifrac induced fractures close quickly in the McMurray due to higher permeability. 

The fracture closure is not the dominant pressure regime in these tests and the diagnostic fracture closure 

(3/2 derivative slope) is not seen. The signature ½ Bourdet derivative slope on the Log‐Log plot is seen on 

all tests suggesting that the fracture is a vertical infinite conductivity fracture which is consistent with a 

fracture stimulation. An overburden stress gradient was calculated by aggregating the surface bulk density 

log from a well at 10‐27‐92‐8w4 with the main hole (below surface casing) bulk density log in the minifrac 

well at 6‐27‐92‐8w4, resulting in 21.0 kPag/m. The average McMurray minifrac gradient was 18.12kPag/m 

(lowest calculated gradient 16.85kPag/m). Closure gradient is less than overburden for all cycles and also 

less than the Wabiskaw and Clearwater gradients. The geomechanical picks are made directly from the 

diagnostic plots and are independent of the formation characteristics. 

   

Page 7: Attachment 8 Mini-Frac Report for Suncor Lewis F1/06-27-092 … · 2019-02-14 · SUNCOR LEWIS 6‐27‐92‐8 Minifrac Interpretation Page 3 of 9 In a minifrac test, the in situ

SUNCOR LEWIS 6‐27‐92‐8 Minifrac Interpretation              Page 6 of 9 

 

WabiskawAIntervalThe Wabiskaw A interval was tested by minifrac test for two frac/falloff cycles and one frac/flowback cycle 

starting  on  Jan  14th,  2015.  The  test was  analyzed  in  the  office  in  near  real‐time  to  help  direct  field 

operations, final interpretation occurred after field operations were complete. The interpreted fracture 

closure gradients ranged from 21.52kPag/m to 22.58kPag/m. This document uses start of closure as the 

appropriate measure for determining fracture gradient. Results are consistent with a horizontal fracture 

based on  the depth and density of  the  formation. The perforation  interval was 101.3‐102.3mKB,  the 

downhole gauge landing depth was 103.0mKB and the difference between ground level and Kelly bushing 

is 2.2m. 

Pressures were recorded at the pump outlet, the wellhead and downhole, all at 1 second intervals. The 

pressure input data for Ecrin was created by shifting the downhole gauge data by 2kPa so that the surface 

readings before  running  the gauge were 0kPa. Pressure was  then  reduced by 12kPa  to  translate  the 

pressure up 1.2m from gauge depth to mid‐point of perforations (MPP) using a water gradient. The data 

was loaded into Ecrin in absolute (kPaa) units assuming a local gauge to absolute pressure adjustment of 

93kPa, however, the fracture gradients and pressure quoted in this document are in kPag. The depth from 

ground level to MPP was used to calculate the fracture gradient. 

 

Figure 3: Wabiskaw Interval Tests 

After the first injection and fall‐off cycle a second injection cycle was initiated and aborted after several 

seconds due  to operational  issues. Pressure was  then bled down by  flowback and  left  to  stabilize  for 

roughly 80 minutes. A successful second injection and fall‐off cycle was then performed. The aborted cycle 

is visible in the input data; however, in this report references to the second cycle refer to the successfully 

completed one. 

   

Page 8: Attachment 8 Mini-Frac Report for Suncor Lewis F1/06-27-092 … · 2019-02-14 · SUNCOR LEWIS 6‐27‐92‐8 Minifrac Interpretation Page 3 of 9 In a minifrac test, the in situ

SUNCOR LEWIS 6‐27‐92‐8 Minifrac Interpretation              Page 7 of 9 

 The following naming convention was used to denote test information: 

1. Type of test: falloff (FO) or flowback (FB)  

2. Type of pick: start of closure (SOC) or end of closure (EOC) 

Cycle #  Type of Test  Injection Rate  Injection Duration  Breakdown  SOC  EOC  Closure Gradient 

   FO/FB  L/min  mins  kPag  kPag  kPag  kPag/m 

1  FO  50  10  4113  2143  1785  21.52 

2  FO  70  10  4937  2170  1406  21.79 

3  FB  90  9  4734  2249  1551  22.58 

Table 3: Wabiskaw Interval Minifrac Interpretation 

The diagnostic plots of all three cycles show the 3/2 slope Bourdet derivative fracture closure. The closure 

picks are based on the flow regime recognition and are described in SPE Paper 157843. Closure gradient 

is slightly higher than the calculated overburden gradient for all cycles. An overburden stress gradient was 

calculated by aggregating the surface bulk density  log from a well at 10‐27‐92‐8w4 with the main hole 

(below surface casing) bulk density log in the minifrac well at 6‐27‐92‐8w4, resulting in 21.0 kPag/m. The 

average Wabiskaw minifrac gradient was 21.96kPag/m  (lowest calculated gradient 21.52kPag/m). The 

consistency  between  the  two  gradients  suggests  that  the minimum  in‐situ  stress  is  vertical  and  the 

fracture  is  horizontal.  The  geomechanical  picks  are made  directly  from  the  diagnostic  plots  and  are 

independent of the formation characteristics. 

 

Page 9: Attachment 8 Mini-Frac Report for Suncor Lewis F1/06-27-092 … · 2019-02-14 · SUNCOR LEWIS 6‐27‐92‐8 Minifrac Interpretation Page 3 of 9 In a minifrac test, the in situ

SUNCOR LEWIS 6‐27‐92‐8 Minifrac Interpretation              Page 8 of 9 

 

LowerClearwaterIntervalThe Clearwater interval was tested by minifrac test for two frac/falloff cycles and one frac/flowback cycle 

on Jan 17th, 2015. The test was analyzed in the office in near real‐time to help direct field operations, final 

interpretation occurred after field operations were complete. The interpreted fracture closure gradients 

ranged  from  21.82kPag/m  to  22.28kPag/m.  This  document  uses  start  of  closure  as  the  appropriate 

measure for determining fracture gradient. Results are consistent with a horizontal fracture based on the 

depth and density of the formation. The falloffs are  likely more accurate than the flowback result due 

variability  in  flowback  rate  as  the pressure declines.  The perforation  interval was  93.0‐94.0mKB,  the 

downhole gauge landing depth was 95.0mKB and the difference between ground level and Kelly bushing 

is 2.2m. 

Pressures were recorded at the pump outlet, the wellhead and downhole, all at 1 second intervals. The 

pressure input data for Ecrin was created by shifting the downhole gauge data by 2kPa so that the surface 

readings before  running  the gauge were 0kPa. Pressure was  then  reduced by 15kPa  to  translate  the 

pressure up 1.5m from gauge depth to mid‐point of perforations (MPP) using a water gradient. The data 

was loaded into Ecrin in absolute (kPaa) units assuming a local gauge to absolute pressure adjustment of 

93kPa, however, the fracture gradients and pressure quoted in this document are in kPag. The depth from 

ground level to MPP was used to calculate the fracture gradient. 

 

Figure 4: Clearwater Interval Tests 

   

Page 10: Attachment 8 Mini-Frac Report for Suncor Lewis F1/06-27-092 … · 2019-02-14 · SUNCOR LEWIS 6‐27‐92‐8 Minifrac Interpretation Page 3 of 9 In a minifrac test, the in situ

SUNCOR LEWIS 6‐27‐92‐8 Minifrac Interpretation              Page 9 of 9 

 The following naming convention was used to denote test information: 

1. Type of test: falloff (FO) or flowback (FB)  

2. Type of pick: start of closure (SOC) or end of closure (EOC) 

Cycle #  Type of Test  Injection Rate  Injection Duration  Breakdown  SOC  EOC  Closure Gradient 

   FO/FB  L/min  mins  kPag  kPag  kPag  kPag/m 

1  FO  50  10  4016  1993  1612  21.82 

2  FO  70  10  4194  2009  1555  22.00 

3  FB  90  9  3922  2035  1535  22.28 

Table 4: Clearwater Interval Minifrac Interpretation 

The diagnostic plots of all three cycles show the 3/2 slope Bourdet derivative fracture closure. The closure 

picks are based on the flow regime recognition and are described in SPE Paper 157843. Closure gradient 

is slightly higher than the calculated overburden gradient for all cycles. An overburden stress gradient was 

calculated by aggregating the surface bulk density  log from a well at 10‐27‐92‐8w4 with the main hole 

(below surface casing) bulk density log in the minifrac well at 6‐27‐92‐8w4, resulting in 21.0kPag/m. The 

average Clearwater minifrac gradient was 22.04kPag/m (lowest calculated gradient 21.82kPag/m). The 

consistency  between  the  two  gradients  suggests  that  the minimum  in‐situ  stress  is  vertical  and  the 

fracture  is  horizontal.  The  geomechanical  picks  are made  directly  from  the  diagnostic  plots  and  are 

independent of the formation characteristics.