In situ stress in the Peace River Arch area, Western Canada

Abstract

ABSTRACT Micro-frac, Mini-frac and Leak-off test records from 41 wells on and around the Peace River Arch give indications of the magnitudes of SHmin, the smaller horizontal principal stress. The magnitudes at constant depth appear to be laterally variable, with a tendency to be larger in the western part of the area. SHmin magnitudes suggest that the eastern part of the area is subject to an extensional stress regime where SV > SHmax > SHmin. To the west, the stress regime is compressional with SHmax > SV > SHmin. If this interpretation is correct, a first order implication is that fluids contained in low permeability reservoirs could be underpressured. This may account for the sub-hydrostatic pressures in the Deep Basin. Breakout orientations measured in 38 wells in northern Alberta and British Columbia show that the principal horizontal stresses are deflected over the Peace River Arch. Instead of the regional northeast-southwest azimuth for SHmax, the larger horizontal principal stress is directed north-northeast-south-southwest. In a previous study, two-dimensional finite element modelling of this stress refraction has shown that the cause could be lateral heterogeneity in the elastic properties of the rocks. Whatever the reason, the deflection is real and suggests that induced hydraulic fractures will be vertical and trend north-northeast-south-southwest over much of the Peace River Arch. RESUME Les donnees des essais Micro-frac, Mini-frac et Leak-off provenant de 41 puits au-dessus et autour de l'arche de Peace River donnent des indications de la magnitude de SHmin, la direction de tension principale horizontale la moins importante. Les magnitudes a profondeur constante semblent etre variables laterallement, ayant une tendance a etre plus considerables dans la partie ouest de la region. Les magnitudes de SHmin suggerent que la partie est de la region est soumise a un regime d'effort d'extention ou SV>SHmax>SHmin. En direction ouest, le regime de tension est un effort de compression avec SHmax>SV>SHmin. Si cette interpretation est exacte, une implication de premier ordre est que les fluides contenus dans les reservoirs a basse permeabilite pourraient etre souscomprimes. Ceci pourrait expliquer les pressions sub-hydrostatiques dans le Bassin profond. Les orientations des directions de breakout mesurees dans 38 puits dans le nord de l'Alberta et de la Colombie britannique demontrent que les directions de tension principale horizontale sont deviees au-dessus de l'arche de Peace River. Au lieu de l'azimut regional nord-est/sud-ouest pour SHmax, la direction de tension principale horizontale est orientee nord-nord-est/sud-sud-ouest. Dans le cadre d'une etude precedente, l'elaboration de modeles bidimentionnels a elements limites de la refraction de cette tension a demontre que la cause pourrait etre des heterogeneites laterales dans les proprietes elastiques des roches. Quelle que soit la raison, la deviation est reelle et suggere que des fractures hydrauliques induites seront verticales et orientees nord-nord-est/sud-sud-ouest sur une grande partie de l'arche de Peace River. Traduit par Marc Charest