Simulación de Reservorios SIMULADOR VERSUS MODELO DE RESERVORIO
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Un modelo es un conjunto de datos que describen un reservorio •
Profundidad, dimensiones, porosidad, espesor, permeabilidad
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Densidad de fluidos, viscosidad, solubilidad gas, factores de volumen
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Presión de reservorio, presión capilar, permeabilidades relativas
Un simulador es un programa que calcula la distribución de presión y saturación de un reservorio, como función de tiempo.
Simulación de Reservorios Introducción Simulación de reservorios.- Uso de modelos matemáticos para simular el comportamiento de un reservorio real Simulador
INPUT
Ec de continuidad ( E ! " ) UTPUT Ec de #u$o de #uidos ( %arc& ) Ec de estado = f (')
Calidad de un estudio de simulación = f ( datos ingreso, modelo, simulador )
%iscreti*ación de +ariales Resolución de Ecuaciones de flujo EDP ! mediante diferencias finitas Es necesario D"#$RE%"&'R las variables espacio y tiempo. Discretización Espacio ( División División del reservorio en peque)as distancias*
x
y
z
y x
w S
w S
Distancia
Distancia
%iscreti*ación de +ariales Resolución de Ecuaciones de flujo EDP ! mediante diferencias finitas Es necesario D"#$RE%"&'R las variables espacio y tiempo. Discretización Discretización Tiempo Tiempo ( División. de +istoria +istoria de producción producción en intervalos de tiempo tiempo
t
w S
w S
Tiempo
Tiempo
%iscreti*ación %iscreti *ación de +ariales ESP-CI ESP-CI
%iscreti*ación de las ecuaciones de #u$o Primero la coordenada en deber- ser dividido en un numero discreto de bloques. $onsiderando un sistema poroso +oriontal en una dimensión, se tiene un sistema de / grid bloc0s, cada uno de longitud ∆ x( x(
.
i/.
i
i 0.
N
1
Esto es llamado un grid de bloc0 centrado, y las propiedades promedios de reservorio se refieren al punto medio del bloque.
-'ro1imación -'ro1imació n 'or Serie de Ta&lor Aplicando las series de Taylor a las funciones de presión podemos obtener una aproximación de las derivadas en una ecuación de flujo lineal.
f ( x + h )
=
f ( x ) +
h 52
f 1 ( x ) +
h4 42
f 1 1 ( x) +
h3 32
f 1 1 1 ( x) + ...
"%E2-% Método de Modelaje con diferencias finitas Se resuelven las ecuaciones par cada celda (grid block) por métodos numéricos para obtener los cambios de PRESIO ! S"#$R"%IO S"#$R"%IO con el #IEMPO La ecuación de Difusividad (1 Fase, flujo 1D
&a e'actitud de los datos de entrada
Impacta la e'actitud de los clculos del simulador
Eta'as de un Estudio Simulación 1.Definición del Problema y Objetivos
r a t s u j " ! r a r a p m o %
2.Caracterización De Reservorios
3.Selección del odelo !.Constr"cción del odelo $.%&'(D&C(O) OD*'O #.Predicciones
Modelado eol*gico %aracteri+aci*n de fluidos Scale up Procesos ,uncionalidad -imensionamiento RI-. grillado %apas. la!ering Propiedades de celdas Iniciali+aci*n E/uilibrar sistema "0$S#E 1IS#ORI" %alibrar Evaluar -ise2ar planes Sensibilidades "nlisis Econ*micos
-O%$ME#"%IO Resultados %onclusiones &E%%IOES "PRE-I-"S
PRE Planning estudio de Simulación %onsideraciones 34 Obje Objeti tivo vos s del del est estud udio io 54 6aloraci loraci*n *n de las incerti incertidumb dumbres res 74 Re/uer Re/uerimie imientos ntos ! dispo disponibi nibilida lidad d de de dato datos s 84 Meto Metodo dolo log9 g9a a de de mode modela lado do :4 &imitac &imitacion iones es de los proced procedimie imientos ntos propuest propuestos os ;4 Recursos< =4 Pres Presup upue uest sto o del del Pro! Pro!ec ecto to >4 #iempo empo dis dispo poni nibl ble e ?4 1ard 1ard@a @are re.. soft soft@a @are re 3A4E#E BBB
Incertidumre de estudio de Simulación Fuentes de !ncertidumbre en "imulación
%antidad ! %alidad de -atos
Matemticas del Simulador
eolog9a
Escalamiento
Incertidumre de estudio de Simulación Fuentes de !ncertidumbre en "imulación C &os resultados debern estar asociados a una Dbanda de incertidumbre C "lgunas veces se les pide pide a los modelos. pron*sticos /ue van mas all de la e'actitud de los datos de campo C Esto se puede agravar por la falta de buen juicio ! control de ingenier9a ! geolog9a4
Eta'a . %e3nir $etivos & Prioridades #LA$!DAD D%L &$'&'"!T'
Ejemplos de Metas de Estudios en %ampos uevos C -efinir limites internos ! e'ternos del reservorio4 C -efinir net pa!. volumen F reservas C -eterminar numero optimo de locaciones ! configuraci*n de po+os C Optimi+ar el timing ! tama2o de las facilidades de producci*n C Estimar el potencial de recuperaci*n4 C "nticipar la producci*n futura de fluidos fluidos ! cambio operacionales4 C -eterminar los caudales cr9ticos para conning de agua gas4
Eta'a . %e3nir $etivos & Prioridades Ejemplos de Metas de Estudios en %ampos Maduros Monitorear
el movimiento de los contactos de fluidos
Evaluar
! seguir la productividad de los po+os
Evaluar
el comportamiento Gist*rico4 -eterminar tendencias !
anomal9as4 -eterminar
la fuente de la producci*n de agua ! gas4 Identificar
po+os potenciales para @orkover4 Monitorear
barrido del reservorio4 &ocali+ar petr*leo b! paseado4
Perforaci*n infill Estimar
beneficios de procesos de recuperaci*n secundaria ! EOR<
-eterminar
conectividad entre reservorios mHltiples4
%uantificar
migraci*n a través de los limites del contrato4
Eta'a 4 Caracteri*ación del reservorio #ransform #r ansformaci*n aci*n de -atos -atos S9smica
-atos Registros
-atos %ores
Datos &resión )
-atos ,luidos
I#ERPRE#"%IO -escripci*n eol*gica
%aracteri+aci*n ,luidos
%aracteri+aci*n Reservorios
Modelo Petro f9sico
-atos Roca,luido
Eta'a 4 Caracteri*ación del reservorio #aracteri*ación +eolóica
C &a descripci*n eol*gica deber identificar los factores claves /ue afectan el flujo de fluidos en el reservorio4 C Jue rol cumplen las fallas. pincGout. cambio de facies. fracturas4
Eta'a 4 Caracteri*ación del reservorio #aracteri*ación de los fluidos
&a caracteri+aci*n de los fluidos define las propiedades f9sicas de las me+clas de los fluidos en el reservorio ! como pueden variar con cambios de P. # ! 64 C %lasificar el tipo de fluido C -eterminar las propiedades de los fluidos4 C -escribir los mecanismos de producci*n del reservorio4
Eta'a 4 Caracteri*ación del reservorio -odelo &etrofisico
El modelo Petro f9sico define donde estn locali+ados los volHmenes de petr*leo. gas ! agua. as9 como es el comportamiento de estos fluidos en la presencia de diferentes tipos de rocas4 C Mojabilidad de la roca C Presi*n %apilar C Permeabilidades relativas C End points. S@c. Sor C %ontactos de fluidos
SE2ECCI5N %E2 "%E2 Petroleo )e+ro
Aspectos del -odelo
-eterminar -eterminar Proceso Proceso
Condensado iscible
34 Proceso 54 ,un ,uncio cional nalidad dad 74 "lcance 84 -imen mensional onaliidad :4 Metodolog9a
Com,osicional ermal
Energía
-eterminar Energía & -eterminar ,uncionalidad Seguimiento ,uncionalidad Seguimiento frentes frentes Porción del campo
-eterminar -eterminar "lcance "lcance
0-D
Todo el campo 2-D
-eterminar -eterminar Dimensionalidad
1-D Dimensionalidad3-D eal
-eterminar -eterminar Metodolog9a Metodolog9a
Conceptual
-eterminar -eterminar rid ! factibilidad rid ! factibilidad
Especificaciones ,inales del Modelo
SE2ECCI5N %E2 "%E2 Determine el &roceso
34 Petr Petr*l *leo eo egr egro o 54 %ond %onden ensa sad do 74 Miscible 84 %omp %ompos osic icio iona nall :4 #érmico
SE2ECCI5N %E2 "%E2 Determine La Dimensionalidad
34 $se $se mode modelo los s 33- par para a flu flujo jos s lineales o radiales en una direcci*n4 54 $se $se mode modelo los s 5- par para a fluj flujos os en en dos direcciones< %ross sections 74 Mode Modelo los s 7- par para a fluj flujo o en tre tres s direcciones< direcciones< %omportamiento de arreglos. segmentos o campo entero4
SE2ECCI5N %E2 "%E2 Determine La -etodoloa
-odelo #onceptual
-odelo $eal
&ropiedades de mayor incertidumbre
CNSTRUCCIN %E2 "%E2 #onvirtiendo el -odelo de la Tierra en un -odelo de "imulación.
34 %ont %ontro roll de de %al %alid idad ad de erro errore res s! problemas del modelo geol*gico4 54 Scalar el el mo modelo 74 1ace 1acerr un un Out Outpu putt del del mode modelo lo en formato del simulador 84 1ace 1acerr un un outp output ut de la la infor informa maci ci*n *n de las fallas en el simulador4
+-2I%-CIN %E2 "%E2 3
-esarrolle un plan de validaci*n
5
Iniciali+ar el modelo de simulaci*n
7
E/uilibrar el modelo
8
"0$S#"R "0$S#"R &" 1IS#ORI"
:
%alibrar el Modelo
;
Evaluar resultados
%atos Re6ueridos &
K
" #LK"M&
•
' fin de realiar balance de materia en cada grid bloc0, el simulador necesita saber( 6a presión y saturación inicial de cada grid bloc0 6a transmisibilidad para el flujo en las direcciones , 7 & 6a producción o inyección de cada grid bloc0
+olumen de Roca Dx DX
Volumen de oca y po!undidad de los puntos medios
Dy
DY
Dz
DZ
•
#e define la profundidad y dimensiones de cada celda
•
El volumen total o de roca puede ser calculado 8olumen de roca 9 D:D7:D&
•
El punto medio de la celda puede ser calculado Punto medio 9 Prof. %ope %ope ; D&<4 D &<4
+olumen Poral VOLUME" #ORAL Dx DX
Dy
DY
Dz
DZ
•
8alores de porosidad, relacion /et=to=gross y espesor neto son asignados a cada celda de los mapas.
•
E6 volumen poral es calculado ( D:D7:D&:/%>:P?R? ? VOLUME" #ORAL( D:D7:D&:/%>:P?R
&ermeabilidad &
&%$-%A!L!DAD
K
" #LK"&
•
&a permeabilidad para cada celda es especificada !a sea de mapas o de correlaciones
•
&a transmisibilidad para cada cara de flujo puede ser s er calculada4 Transmisibilidad L Transmisibilidad L / A 0 L
Par7metros de E6uiliración %ell MidPoint Pi
G
-atum
ON%
•
El nivel de referencia. presi*n a este nivel. ! los contactos de fluidos son especificados
•
-e estos datos. la presi*n de petr*leo. agua ! gas son tabuladas como funci*n de la profundidad4
•
Estas tablas usan las gradientes de los fluidos tomadas de los datos P6#
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&as presiones de cada celda son calculadas de la tabla para el punto medio de cada celda
Saturaciones Iniciales So, S8, Sg $uea de la zona de tansicion )as )as Oil #ransition one
Oil
Nater Oil #ransition one
•
•
Para celdas que no caen dentro de la ona de transición, las saturación inicial de agua y gas son determinadas de los endpoints de las curvas de permeabilidades relativas. 6a saturación de petróleo es siempre siempre determinada determinada de 5=#@=#g
Saturaciones Iniciales, So, S8, Sg En la zona de tansici%n
%ell MidPoint G Oil Nater %ontact
•
En las onas de transición, los valores iniciales de #@ y #g son determinados de una tabla de presión capilar versus #@ ó #g.
•
6as presiones capilares son calculadas como la diferencia entre las presiones de las fases. P co@ L P@ I P o L
G
P cog L P g I P o L
G
Iniciali*ación
Iniciali*ación
+-2I%-CIN %E2 "%E2 Para 6"&I-"R adecuadamente el Modelo de Reservorios debemos mantener en la mente siempre < C El ajuste de 1istoria no deber nunca ser logrado a e'pensas de modificar parmetros /ue son f9sicamente !o geol*gicamente errados4 C "un cuando un modelo este completamente completamente validado los resultados de la simulaci*n tendrn todav9a algHn grado de incertidumbre4
9ue es a$uste de :istoria; • Proceso Proceso por el cual un modelo modelo de simulación de reservorios reservorios es alterado de alguna forma para igualar la historia conocida de producción Aatercut y a d e p s l e a &
+istorical model ?il rate +istorical model
(umulati)e oil
' a t e c u t
& a e l s
Por 6ue a$ustar la :istoria ; Generalmente se asume que si un modelo de simulación es ajustado , entonces podrá predec predecir ir mas exactamente el comportamiento futuro representara adecuadamente los cam!ios de saturación s aturación presión" 5A.AAA
Predictive cases. for different total field injection rates
3>.AAA 3;.AAA 38.AAA a d r 35.AAA e p l i o 3A.AAA s l e r >.AAA r a 1
;.AAA
:AAA OP- ec onomic limit
8.AAA 5.AAA A : ? I c e -
= ? I c e -
? ? I c e -
3 A I c e -
7 A I c e -
: A I c e -
= A I c e -
? A I c e -
3 3 I c e -
7 3 I c e -
: 3 I c e -
= 3 I c e -
? 3 I c e -
3 5 I c e -
7 5 I c e -
: 5 I c e -
9ue a$ustamos en el 'roceso de -$uste de :istoria; Datos de producción Petróleo , agua y gas componentes de los fluidos #egregación de producción
Datos de presión BCP, %CP
?tros datos Distribución de saturación poos, de D !,
Los datos son de por si inciertos y algunos registros son inexactos.
9ue 'ar7metros son camiados 'ara lograr un a$uste de
• Permeabilidad distribución espacial! • Porosidad volumen poral! • Distribución "nicial de fluidos • P8%, FrGs, Pc, $r, • Hallas transmisibilidad, ubicación! • Poos completaciones, "PIs "PIs, ubicaciones! ubicacione s! • ?tros JJJJ
'juste de Cistoria = "mportancia
• Parte final de la +istoria Kayor atención 222
PRE%ICCINES 5acer &$%D!##!'6%"
%onsideraciones Importantes para Gacer predicciones C &os casos de predicciones nunca deben e'ceder las capacidades del modelo de simulaci*n4 C &as predicciones necesitan ser consistentes con las practicas de campo4 C %as siempre la simulaci*n trae consigo una soluci*n no Hnica con incertidumbres inGerentes de< C,alta de validaci*n4 Ej Reservorios con datos escasos de geolog9a e ingenier9a4 CIncertidumbres inGerentes a la caracteri+aci*n de reservorios ! o escalamiento a las dimensiones del modelo4
PRE%ICCINES -gregando +alor Ima*inase el $UTURO ++
(asos
Rese)as
In)esi%n
VA"
$aso Base
RB
=
8'/B
$aso 5( Base ; A?Gs
R5
"5
8'/5
$aso 4(
R4
"4
8'/4
R3
"3
8'/3
$aso 5 ; Perforación $aso 3( $aso 4 ; R#, E?R
