Escuela Politécnica Nacional. Ingeniería en Petróleos. SIMULACIÓN DE YACIMIENTOS. Nombre: Daniel Celi Jaramillo.
ASIGNACIÓN DE PROPIEDADES EN CELDAS.
ABSTRACT. La caracterización de yacimientos se dificulta con la complejidad de los reservorios, por esta razón surge la necesidad de estimar la producción futura con mayor precisión posible. La simulación numérica de yacimientos permite reproducir este comportamiento, a través de la construcción y operación de un modelo estático y dinámico. Al fusionar el modelo estático, proveniente del estudio geológico, con el modelo dinámico, se pueden obtener las variables y parámetros que controlan el comportamiento de los fluidos a través del medio poroso, la extensión, volumen y potencial de producción del yacimiento. La selección, el análisis y la depuración de la información, es indispensable para el desarrollo de un óptimo estudio integrado de yacimientos. Toda la información auditada, ordenada, y depurada que sirve como una base de datos en forma confiables que permitirán realizar todo tipo de estudios tanto de reservorios como de producción y poder tener un óptimo modelamiento estático y dinámico. La asignación de propiedades petrofísicas a los modelos de facies utiliza toda la información disponible por pozo, como porosidad efectiva, saturación de agua y permeabilidad. El modelo petrofísico es simulado condicionado a cada modelo de facies, a través de las elipses de anisotropía calculadas en el análisis variográfico de las facies, la distribución de estas propiedades son establecidas de acuerdo a los parámetros estadísticos presentes en cada unidad, tales como rangos máximos, mínimos, medias y desviaciones estándar de los datos, de acuerdo a una distribución normal y logarítmica para parámetros como la porosidad y permeabilidad respectivamente. En el siguiente trabajo se describirán también algunos de los “KEYWORDS” más utilizados para la asignación de propiedades petrofísicas a las celdas como: EQUALS, COPY, MULTIPLY, INCLUDE. Así como también se describirá el funcionamiento de las fases de una simulación con un enfoque el simulador Eclipse, por ser uno de los más utilizados.
RECURSOS. SECCIÓN RUNSPEC: En esta sección se especifica el tamaño de memoria y las dimensiones. Cada línea no puede tener más de 132 caracteres. El propósito de ésta sección es: definir las características básicas del modelo, especificar la fecha de inicio de la simulación y la asignación de la memoria RAM (malla de simulación, pozos, datos tabulares y trabajo de cálculos). La simulación en paralelo lo que hace es discretizar los modelos. Envía las variables a cada procesador. En la sección RUNSPEC existe un caso especial que tiene que ver con los Restarts. Los Restarts es una forma de iniciar una simulación desde una fecha de corrida previa, seleccionado por el usuario.
SECCIÓN GRID: En esta sección lo que se calcula es el volumen poroso y la transmisibilidad. Eclipse usa el volumen poroso y la transmisibilidad para calcular el flujo de una celda a otra. Entre las propiedades requeridas para cada celda del modelo, se encuentran: Geometría: se evalúa la dimensión y profundidad de la celda. Propiedades como: la porosidad, permeabilidad y el espesor neto. En cuanto a los tipos de mallas en ECLIPSE se tiene: block centered, corner point, radial y unstructured; generalmente se trabaja con CORNER POINT, debido a que se adapta mejor a la estructura. En este caso, se define las líneas verticales con COORD, la cual especifica las líneas X,Y,Z que definen las esquinas de las celdas. Luego con ZOORN se especifica las alturas de todas las esquinas de las celdas. En cuanto al ordenamiento de las celdas, las celdas block-centered siguen un ordenamiento lógico, no físico; mientras que las corner point obedecen a la posición geométrica. Las principales diferencian entre una celda block centered y una corner point son: Block- centered: - Presenta una descripción simple de la celda. - Las estructuras geológicas son modeladas lo más simple posible, por lo que presenta mayor error, resultando difícil modelar acuñamientos e inconformidades, presentándose conexiones incorrectas de celdas a través de las fallas.
Corner Point: - La descripción de la celda puede ser compleja. - Las estructuras geológicas pueden ser modeladas con precisión. Las mallas radiales por lo general se utilizan para modelos experimentales. Las propiedades de celda tales como: PORO, PERMX, PERMY, PERMZ, NTG son definidos en el centro de la celda.
REGLAS DE DEFINICIÓN DE PROPIEDADES: 1.- Debe dársele una propiedad para cada celda (NX*NY*NZ). Las celdas inactivas también deben tener valores definidos. 2.- Los valores deben se explícitos. * ECLIPSE no tiene opciones de ingresar valores como funciones. * FloGrid, Office, FloViz tienen calculadora de propiedades, por lo tanto se debe: - Definir la propiedad con el pre-procesador. - Exportar las propiedades como un archivo de texto (*.grdecl) - Usar el "keyword" INCLUDE.
RESOLUCIÓN. Simulación de yacimientos. La simulación numérica de yacimientos ha sido una práctica que tiene su origen desde la aparición misma de la ingeniería de petróleo, pero el término simulación como tal comienza a formalizarse es a partir de los años 60 en dónde se desarrollaban métodos predictivos para evaluar condiciones de yacimientos petrolíferos con dos o tres fases. Anteriormente se conocían como métodos de simulación de yacimientos aquellos en donde se realizaban soluciones analíticas a través de balances de masa y el método de BuckleyLeverett conocidos como simulador de cero y una dimensión respectivamente. El éxito de un modelo geoestadístico radica en el control de calidad y certidumbre de la información previa disponible en cada pozo, para esto se realiza un detallado análisis estadístico de cada uno de los litotipos presentes en el yacimiento, así como un análisis bivariado con la porosidad, permeabilidad y saturación de agua. El uso de herramientas como las curvas de proporción vertical permite realizar control de calidad a los litotipos presentes en el yacimiento, logrando determinar y controlar la información contenida en cada unidad, ratificando la consistencia física del modelo litológico por pozo y la ubicación de los topes operacionales o secuenciales en cada uno de ellos. La base de todo modelo geoestadístico es la construcción del modelo de facies, este modelo dispone de todo un análisis variográfico para la determinación de direcciones preferenciales de continuidad de litotipos en el yacimiento. Una vez obtenidos estos parámetros se realiza el proceso de simulación o estimación de esta variable en las localizaciones donde no hay información, este proceso se realiza a través del algoritmo de simulación secuencial indicadora, especialmente diseñado para trabajar con variables categóricas y haciendo honor a la información presente en los pozos, es decir, la información de pozo es condicionante y no es modificada por el algoritmo simulador. Cualitativamente, el variograma de un litotipo describe la frecuencia espacial de ocurrencia de este, el primer paso del modelamiento de los
variogramas es calcular el variograma experimental a partir de la información de pozo y luego ajustarlo con un modelo teórico. Una vez ajustados los variogramas se construyen las elipses de anisotropía para determinar la dirección preferencial de los datos y los rangos máximos y mínimos de continuidad de cada litotipo. Asignación de las propiedades de las Celdas. Los datos pueden ser introducidos de distintas formas y por cada celda. Los Keywords más utilizados son:
MULTIPLY: Este es usado generalmente para dividir por 2;por ejemplo usar MULTIPLY con ½ especificado como una constante. Similarmente para añadir o sustraer
un
valor
use
ADD
y
una
constante
positiva
o
negativa
respectivamente. ADD y MULTIPLY son propiedades acumulativas ellas operan en el valor previo asignado a cada celda. INCLUDE: Las propiedades de las celdas pueden ser derivadas de Flogrid o Petrel para ello se incluye este KEYWORD Y ECLIPSE leerá del archivo data .grdcl. BOX: Si se desea cambiar la porosidad o la permeabilidad o ambas de un grupo de celdas después de losa valores ya asignados se coloca el KEYWORD BOX se hace el cambio y se finaliza con ENDBOX. EQUALS: permite asignarle un mismo valor de una propiedad a varias celdas; este se coloca en la primera línea, luego se utiliza el KEYWORD PORO y seguido PERMX(ver ejemplo1) este se le está asignado una porosidad de 0.30 a todas las celdas ,luego una permeabilidad de 45 a todas las celdas ,luego se cambia la permeabilidad a 10 pero solo de las celdas que corresponden en i desde la 1 hasta la 3 en j de 1 a la 2 y en k de2 a 2 y el resto permanece con una permeabilidad de 45.
COPY: utilizado para copiar los valores de una propiedad a otra en la misma caja, comúnmente es usado para equilibrar la permeabilidad en la dirección x e y.
Para asignar propiedades petrofísicas a los modelos de facies se utiliza la información disponible por pozo, como porosidad efectiva, saturación de agua y permeabilidad. El modelo petrofísico es simulado condicionado a cada modelo de facies, a través de las elipses de anisotropía calculadas en el análisis variográfico de las facies, la distribución de estas propiedades son establecidas de acuerdo a los parámetros estadísticos presentes en cada unidad, tales como rangos máximos, mínimos, medias y desviaciones estándar de los datos, de acuerdo a una distribución normal y logarítmica para parámetros como la porosidad y permeabilidad respectivamente. Para el siguiente proceso que consiste en el cálculo del POES de cada modelo, es necesario calcular una variable importante que corresponde al Net to Gross (NTG), la cual se encuentra calculada basada en la porosidad. Finalmente, se realiza el escalamiento del modelo de facies y propiedades petrofísicas de la grilla geoestadística a la grilla de simulación. Este procedimiento consiste en reducir el número de celdas en dirección vertical.
NOMENCLATURA.
CAP: Contacto agua petróleo. CAPRI: catalizador que se agregar al relleno de la grava alrededor del
pozo productor. EBO: Eclipse Blackoil. BFC: Barril fiscal. GOES: Gas original en Sitio (BN). POES: Petróleo original en Sitio (BN) PVT: Pruebas de presión, volumen y temperatura. Φ: porosidad, adimensional expresada en fracción. ICV: Inyección Continua de Vapor. IAV: Inyección Alterna de Vapor. NTG: Net to Groos. NX*NY*NZ: Cordenadas de las celdas. POES: Petróleo original in situ.
CONCLUSIONES.
La simulación de yacimientos representa una rama fundamental en la ingeniería en Petróleos, ya que nos permite conocer el comportamiento
de los fluidos en un yacimiento, permitiendo de esta manera proyectar y
predecir la producción de un pozo. Cualitativamente, el variograma de un litotipo describe la frecuencia espacial de ocurrencia de este, calculando un variograma experimental a partir de la información de pozo y luego ajustandolo con un modelo
teórico. El procedimiento para realizar el escalamiento del modelo de facies y propiedades petrofísicas de la grilla geoestadística a la grilla de simulación consiste en reducir el número de celdas en dirección vertical.
RECOMENDACIONES.
Para obtener una resolución vertical óptima que preserve la mayor cantidad de información, se recomienda realizar diversas pruebas
variando el número de celdas que se desea obtener para cada intervalo. La distribución de las propiedades petrofísicas debe establecerse de acuerdo a los parámetros estadísticos presentes en cada unidad, tales como rangos máximos, mínimos y desviaciones estándar.
Bibliografía. Aguirre, S. (2008). Simulación numérica de yacimientos y determinación del mejor escenario de perforación de pozos para el campo Kupi. Quito, Ecuador: Escuela Politecnica Nacional . ComunidadPetrolera. (enero de 2011). Comunidad Petrolera. Obtenido de http://www.lacomunidadpetrolera.com/sectores/otros/simulacion-deyacimientos-aspectos-fundamentales-y-caracteristicas/
Levit, E. (junio de 2011). Schlumberger. Obtenido de https://www.slb.com/~/media/Files/resources/oilfield_review/spanish1 1/win11/01_reservoir_sim.pdf
BIDNER MIRTHA. Propiedades de la roca y los fluidos en reservorios de petróleo (2001). Capitulos 4 y 5. Primera edición Buenos Aires, Eudeba.
(ComunidadPetrolera, 2011) (Aguirre, 2008) (Levit, 2011)
