“UNIVERSIDAD AUTÓNOMA GABRIEL RENE MORENO” “FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGÍA”
CARRERA DE INGENIERÍA PETROLERA
Presenta! "!r# Mar$a A%e&anra Ve'a Ve'a ()st*n*an! Ases!r# In'+ Gerar! C!r,!s In-!r.e F*na% e E/a.en e Gra! Presenta! "ara !"tar a% T$t)%! T $t)%! A,a0.*,! A,a0.*,! e LICENCIADO EN INGENIERIA PETROLERA Santa Cruz, Abril de 2017
DEDICATORIA
El presente trabajo de grado está dedicado a toda mi familia y amigos, principalmente principalmente a mi madre que ha sido un pilar fundamental en mi formación como profesional, por brindarme la confianza, consejos, oportunidad y recursos para lograrlo, gracias por estar en esos momentos momentos difíciles brindándome brindándome su amor, paciencia y comprensión y por último a mis hermanos, demás familiares y amigo amigoss con con los que que comp compart artim imos os todos todos estos estos años años juntos juntos,, gracia graciass por estar estar conmigo apoyándome siempre.
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AGRADECIMIENTOS
En primer lugar agradezco a ios por haberme acompañado y guiado a lo largo de mi carrera, por ser fortaleza en los momentos de debilidad y por brindarme una !ida llena de aprendizajes, e"periencias e"periencias y sobre todo felicidad.
#e doy las gracias a mi madre #eny por apoyarme en todo momento, por los !alores que me ha inculcado, y por haberme dado la oportunidad de tener una e"celente educación en el transcurso de mi !ida. $obre todo por ser un e"celente ejemplo de madre a seguir.
% mis hermanos por ser parte importante importante de mi !ida y representar la unidad familiar. $in su apoyo, colaboración e inspiración no habría sido posible lle!ar a cabo este duro camino.
% &arcelo, por ser una parte muy importante importante de mi !ida, por apoyarme en las buenas y en las malas, sobre s obre todo por su paciencia y amor.
' por último, a la facultad de (iencias E"actas y )ecnología de la *ni!ersidad %utónoma +abriel -en &oreno/, carrera 0ngeniería 1etrolera por los conocimientos impartidos.
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RESUMEN
Los Mega campos Margarita-Huacaa se encuentran ubicados en una de las zonas m!s m!s rica ricass de rese reser" r"as as de gas gas del del pa#s pa#s,, conc concre reta tame ment nte e dent dentro ro del del blo$ blo$ue ue e%ploratorio denominado Caipipendi, situado en la zona sur de &oli"ia $ue abarca los departamentos de Santa Cruz, C'u$uisaca (ari)a* (ari)a* +n la ormacin Huamampampa se encuentran los blo$ues Margarita-Huacaa, al inte interio riorr de estos estos blo$ blo$ues ues e%ist e%isten en los los reser" reser"ori orios os H1a, H1c, H1c, H1b H1b H2* +sta +sta ormacin ormacin es una arenisca arenisca de mu ba)a porosidad porosidad de 2. a 3., pero es altamente racturada /porosidad secundaria* +l pres present ente e traba traba)o )o de grado grado tien tiene e por por ob)e ob)eto to el estu estudi dio o de las las prop propie ieda dades des petr petro o#s #sic icas as de la roca roca lui luido doss e%is e%iste tent ntes es en el camp campo o Huac Huaca aa a /don /donde de actualmente se 'an perorado 2 pozos, el HC-1 recientemente el HC-2, para de esta manera realizar una estimacin de las reser"as de 'idrocarburos e%istentes en este campo e identiicar la ubicacin de uturos pozos
posteriormente la determinacin de los "alores comerciales de 'idrocarburo, para el an!lisis de "iabilidad del proecto*
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ÍNDICE 56(89:CC5;6****************************************************************************************************2 A6(+C+9+6(+S**************************************************************************************************2
8S***********************************************************************************************************3 8&=+(5>8 ?+6+AL********************************************************************************************3 8&=+(5>8S +S<+C@5C8S**********************************************************************************3 =:S(55CAC5;6**************************************************************************************************** 9+L5M5(AC5;6****************************************************************************************************** 9+L5M5(AC5;6 +S+S(5?AC5;6************************************************************************************4 CA<@(:L8 5 MAC8 (+;5C8****************************************************************************4 1* <8<5+9A9+S 9+ LA 8CA S:S L:598S********************************************4 1*1* <88S59A9*********************************************************************************************D 1*2* CLAS55CAC5;6 9+ LA <88S59A9*****************************************************7 1*3* Clasiicacin de la porosidad segEn su tiempo de posicionamiento********F 1** AC(8+S G:+ 56L:+6 +6 LA <88S59A9*******************************11 1*4* CAAC(+@S(5CAS 9+ LA <88S59A9********************************************12 1*D* Calidad de la roca en uncin de la porosidad****************************************13 1*7* <+M+A&5L59A9**************************************************************************************13 1** CAAC(+@S(5CAS******************************************************************************1 1*F* :659A9+S 9+ LA <+M+A&5L59A9****************************************************14 1*10*
CLAS55CAC5;6*********************************************************************************1D
1*11*
L#mites de
1*12*
SA(:AC5;6*****************************************************************************************1
1*13*
CLAS55CAC5;6*********************************************************************************1
1*1*
CAAC(+@S(5CAS***************************************************************************1F
1*14*
AC(8+S G:+ 56L:+6 +6 LA SA(:AC5;6**************************1F
1*1D*
:+JAS CA<5LA+S**************************************************************************20 1
1*17*
H:M+C(A&5L59A9*********************************************************************************20
1*1*
Clasiicacin segEn el !ngulo de contactoI*****************************************21
1*1F*
CLAS55CAC5;6 9+ LA H:M+C(A&5L59A9*************************************22
1*20*
M8=A&5L59A9****************************************************************************************23
1*21*
CA<5LA59A9****************************************************************************************23
2* MAC8 ?+8L;?5C8 +?586AL***************************************************************2 2*1* S:& A69568 S:*********************************************************************************2 2*2* 6i"eles +structurales******************************************************************************24 2*3* +S(A(5?A5A************************************************************************************2 2*3*1*
9e"nico**********************************************************************************************2
3* ?eolog#a L8CAL********************************************************************************************30 C86CL:S586+S +C8M+69AC586+S*******************************************************30 C86CL:S586+S*************************************************************************************************30 +C8M+69AC586+S****************************************************************************************30 &5&L58?A@A*****************************************************************************************************30 A6+8S***************************************************************************************************************31 ?L8SA58 A&+>5AC586+S**************************************************************************3
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INTRODUCCIÓN
ANTECEDENTES
+n marzo de 200D ue presentado ante la direccin de e%ploracin de epsol el documento <8<:+S(A 9+ +
E/"%!rat!r*! 1)a,a2a3 cuo ob)eti"o principal ue la e"aluacin de las areniscas naturalmente racturadas de la ormacin Huamampampa en el !rea 'omnima* 9ic'o prospecto se ubic dentro del 4%!5)e E/"%!rat!r*! Ca*"*"en*3 en la pro"incia Luis Cal"o del departamento de C'u$uisaca* +l ob)eti"o de este pozo ue e%plorar un nue"o compartimiento de la l!mina H1b de la ormacin Huamampampa identiicado inmediatamente al norte del campo Margarita donde a se 'ab#an perorado con K%ito pozos, siendo el pozo M? S( el m!s cercano al prospecto Huacaa el mismo $ue se encuentra a 12, m al Sur* Con la peroracin del pozo e%ploratorio HC 1 /9 el ao 2007 las pruebas de produccin a pozo abierto, se conirm el descubrimiento de un nue"o campo denominado Huacaa* La proundidad inal alcanzada por el pozo ue de 00m M9 luego de 'aber perorado 142 m en la ormacin Huamampampa* 9ebido a los recientes estudios realizados por la empresa epsol en bo$ue Margarita-Huacaa el interKs de encontrar nue"as reser"as $ue incrementen la produccin nacional, es $ue nace mi idea de realizar el estudio de actibilidad de desarrollo del campo Huacaa*
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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La acti"idad de peroracin e%ploratoria en la zona se inici en 1FFF* Cuatro pozos ueron perorados en el campo MargaritaI M?-1, M?-2, M?-3 M?-, tres reser"orios ueron descubiertos en las areniscas del sistema 9e"nicoI Huamampampa H1a, H1b H2* Mientras en Huacaa a la ec'a 'an sido perorados 2 pozosI HC-1 HC-2* ecientemente se 'a llegado a la culminacin de los traba)os de peroracin del pozo HC-2, logr!ndose el ob)eti"o principal de desarrollar las reser"as del reser"orio H1b los ob)eti"os secundarios de in"estigacin e"aluacin de los reser"orios H1c H2*
OB(ETIVOS OB(ETIVO GENERAL
ealizar el estudio de caracterizacin de roca lu#dos para desarrollar el campo Huacaa*
OB(ETIVOS ESPECÍFICOS
Analizar las principales propiedades petro#sicas del reser"orio productor H1b*
9escribir el estado actual del campo Huacaa*
Caracterizar los luidos del acimiento productor Huamampampa H1b*
ealizar los c!lculos de reser"as del reser"orio productor H1b*
9eterminar los "alores comerciales de 'idrocarburo del reser"orio H1b*
(USTIFICACIÓN
+l presente estudio es realizado con el propsito de e"aluar las reser"as e%istentes en el Campo Huacaa para la peroracin de nue"os
DELIMITACIÓN DELIMITACIÓN ESPACIAL O GEOGR6FICA +l !rea de ob)eto de estudio es el campo Huacaa, ubicado en el BLO7UE
EXPLORATORIO CAIPIPENDI3 en la pro"incia Luis Cal"o del departamento de C'u$uisaca, operado por la compa#a +
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Figura 1: Ubicación del campo Huacaya Fuente: www.HidrocarburosBolivia.com
DELIMITACION TEMPORAL La realizacin del siguiente traba)o de grado se desarrolla en el periodo de dos meses, donde se estudian las caracter#sticas de la ormacin Huamampampa basada en el estudio del
METODOLOGÍA TIPO DE INVESTIGACIÓN +ste traba)o utiliza primeramente la metodolog#a de N5n"estigacin 9escripti"a (rans"ersalO, a $ue se describir!n e"aluar!n las caracter#sticas de la ormacin
CAPÍTULO I 8 MARCO TEÓRICO 9+ PROPIEDADES DE LA ROCA Y SUS FLUIDOS La importancia de las propiedades petro#sicas, como porosidad, permeabilidad, saturacin, uerzas capilares resisti"idad, radica en $ue inluen directamente en la e%istencia de 'idrocarburos en el acimiento* La porosidad de la roca reser"orio depende no solo de la orma de los granos $ue la conorman sino tambiKn de su tiempo de posicionamiento, e%isten "arios actores $ue podr#an alterarla, los cuales pueden me)orar la circulacin del 'idrocarburo a tra"Ks de ella o impedir el lu)o del mismoP se puede determinar una medida de porosidad mediante la utilizacin de dierentes mKtodos a sean en laboratorio o in situ* La permeabilidad es imprescindible para la e%istencia de 'idrocarburo en el acimiento, a $ue gracias a esta propiedad de las rocas, el gas, el agua, para nuestro interKs primordial el petrleo puede luir, migrar desde la roca madre, 'asta depositarse en el acimiento* Siendo la saturacin otra de las propiedades petro#sicas de gran importancia $ue permiten determinar la distribucin de luidos mediante porcenta)es o racciones a sea de petrleo, agua o gas, se debe tomar en cuenta la relati"idad de esta propiedad una "ez eectuado la ase de produccin* La resisti"idad es una propiedad indispensable para determinar, mediante registros elKctricos, la presencia de los luidos de interKs para la produccin petrolera* +sta propiedad puede ser aectada por distintos actores como porosidad, saturacin, temperatura presencia de sales elementos conductores presentes en los luidos* Los resultados obtenidos de los an!lisis son de suma importancia para cada uno de los procesos $ue se lle"aran a cabo posteriormente en las dierentes ases de la industria petrolera*
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9+9+
POROSIDAD
La porosidad nos indica la 'abilidad de la roca para contener luidosP es el "olumen de los poros por cada unidad "olumKtrica de ormacinP es la raccin del "olumen total de una muestra $ue es ocupada por poros o 'uecos* +s deinido como el "olumen poroso /"olumen entre los granos, di"idido para el "olumen total de la rocaI Como el "olumen de espacios disponibles para almacenar luidos no puede ser maor $ue el "olumen total de la roca, la porosidad es una raccin el m!%imo "alor terico $ue puede alcanzar es 1* Muc'as "eces la porosidad es e%presada como un porcenta)e, esta cantidad resulta de multiplicar la ecuacin 1*1 por 100*
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CLASIFICACIÓN DE LA POROSIDAD
Clasiicacin de la porosidad segEn en punto de "ista morolgico /intercone%in de los poros*
a+ P!r!s Inter,!ne,ta!s# +ste tipo de porosidad tiene m!s de una garganta poral conectada con otros poros, la e%traccin de 'idrocarburo es relati"amente !cil en este tipo de poros*
4+ C!ne,ta!s ! s*n sa%*a +ste tipo de porosidad tiene una garganta poral conectada con otros porosP se puede producir 'idrocarburo por la presin natural del acimiento*
,+ P!r! ,erra! ! a*s%a! +l poro se encuentra completamente cerrado, no tiene ninguna garganta poral conectada con otros porosP en un proceso normal no es capaz de producir 'idrocarburo*
+ P!r!s*a e-e,t*;a Se deine como el "olumen total de la roca $ue representa espacios $ue pueden contener luidos se encuentran comunicados entre s#P es la relacin entre el "olumen de poros interconectados con el "olumen total de roca del acimiento*
e+ P!r!s*a n! e-e,t*;a ! res*)a% +s a$uella $ue representa la raccin del "olumen total de la roca $ue est! conormada por los espacios $ue pueden contener luidos pero no est!n
F
comunicados entre s#P es la relacin entre el "olumen total de poro cerrado con el "olumen a granel*
-+ P!r!s*a a4s!%)ta ! t!ta% La sumatoria del "olumen de los poros no interconectados m!s el "olumen de los poros interconectados es igual al "olumen total de los poros de la roca, entonces la porosidad absoluta es igual a la sumatoria de la porosidad eecti"a m!s la porosidad no eecti"a /residual*
9+<+
CLASIFICACIÓN DE LA POROSIDAD SEG=N SU TIEMPO DE POSICIONAMIENTO
a+ P!r!s*a Pr*.ar*a La porosidad primaria se puede di"idir en dos tiposI
P!r!s*a *nter'ran)%ar ! entre "art$,)%as Qsta se produce entre los granos de un sedimento, es t#pica de las areniscas* (ambiKn se encuentra generalmente en calizas reciKn depositado* Sin embargo, a menudo en las calizas se pierde esta porosidad por la cementacin* +n la porosidad intergranular las gargantas porales se encuentran interconectadas unas con otras* A menos $ue la cementacin se ampl#e con el tiempo, este tipo de porosidad es mu buena presenta tambiKn buena permeabilidad* +n este tipo la porosidad eecti"a es e$ui"alente a la porosidad total*
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P!r!s*a *nter'ran)%ar ! *ntra"art$,)%a Qsta ocurre dentro de los mismos granos del sedimento* Qsta porosidad es t#pica en el reciKn posicionamiento de los es$ueletos de la calizas* 6o es 'abitual $ue estos poros se conser"en* ?eneralmente son rellenados durante el entierro a principios de la cementacin, pero en algunos casos, el cemento puede ser li%i"iado para de)ar el poro intragranular original*
P!r!s*a se,)nar*a La porosidad secundaria es la porosidad ormada dentro de un depsito despuKs del posicionamiento primario* +s causada por la accin de uerzas tectnicas o de luidos en la roca madre despuKs del posicionamiento primario* Los principales tipos de porosidad secundaria sonI
a+ Fenestra%es Se desarrolla donde 'a una laguna en el marco de la roca, m!s grande $ue el normal soportado por los espacios porosos del grano* +s caracter#stico de lagunares, es causado por la des'idratacin, contraccin deormacin de las l!minas* +sta tipo de porosidad es la menos recuente*
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4+ Inter,r*sta%*na Se produce entre los cristales es el tipo de porosidad encontrado en importantes acimientos de petrleo gas* +n calizas recristalizadas, porosidad intercristalina es insigniicante* Sin embargo, a menudo, las dolomitas cristalinas presentan alta intercristalinidad*
,+ Fra,t)ra La ractura de las ormaciones puede ocurrir por el rompimiento de cual$uier roca r!gil no por deormacin pl!stica* As#, 'a acimientos racturados en las pizarras, cementado duro de areniscas cuarcitas, calizas, dolom#as , por supuesto, rocas del basamento, como granitos metamricas* Las racturas pueden desarrollarse a partir de las uerzas tectnicas asociadas con el plegamiento allas* La porosidad por ractura puede resultar en altas tasas de produccin durante la prueba inicial de un pozo, seguido de un r!pido descenso en la produccin despuKs* Cuando una roca se 'a racturado, las racturas no necesariamente permanecen abiertas*
9+>+
FACTORES 7UE INFLUYEN EN LA POROSIDAD
La porosidad en las areniscas en aectada por el empa$uetamiento, clasiicacin cementacin* 12
a+ E."a5)eta.*ent! 9escribe el tipo de arreglo de los granos de arena, con respecto uno con otro* +n la igura se muestra tipos tericos ideales de empa$uetamiento* +l empa$uetamiento cubico tiene una porosidad m!%ima del 7*D., el empa$uetamiento 'e%agonal del 3F*4. el empa$uetamiento romboKdrico de 24*F.* Como podemos "er por deri"aciones geomKtricas, la porosidad es mu independiente del tamao del grano como tambiKn del di!metro de estos*
C%as*-*,a,*?n
:na arenisca bien clasiicada consiste en tener apro%imadamente el mismo tamao de granos, en cambio en una arenisca mal o pobremente clasiicada consiste en tener una gran "ariedad de tamaos de los granos* La mala clasiicacin reduce la porosidad de a arenisca, pues los granos pe$ueos llenas los poros de)ados por los granos m!s grandes*
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4+ Ce.enta,*?n +n rocas consolidadas, los granos de arena son usualmente cementados )untos por cuarzo o carbonatos* La cementacin reduce la porosidad de la arena*
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CARACTERÍSTICAS DE LA POROSIDAD
a* Las porosidades de las ormaciones subterr!neas pueden "ariar en alto grado* b* Los carbonatos densos /calizas dolomitas las e"aporitas /sal, an'idrita, eso, sil"ita, etc* pueden tener una porosidad pr!cticamente de cero* c* Las areniscas bien consolidadas pueden tener una porosidad de 10 al 14.* d* Las arenas no consolidadas pueden llegar a 30. o m!s de porosidad*
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e* Las lutitas o arcillas pueden tener una porosidad con contenido de agua de m!s de 0., sin embargo los poros indi"iduales so generalmente pe$ueos, lo $ue 'ace $ue la roca sea impermeable al lu)o de l#$uidos*
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CALIDAD DE LA ROCA EN FUNCIÓN DE LA POROSIDAD
Como la porosidad es una medida de la capacidad de almacenamiento de la roca, la calidad de la roca acimiento puede ser determinada en uncin a la porosidad, como se obser"a en la tabla mostrada a continuacin*
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PERMEABILIDAD
La permeabilidad es una caracter#stica petro#sica de las rocas reser"orios, $ue se deine como la capacidad $ue tiene una roca de permitir el lu)o de luidos a tra"Ks de sus poros interconectados* Si los poros de la roca no se encuentran interconectados no puede e%istir permeabilidad*
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CARACTERÍSTICAS
actores $ue inluen en la permeabilidad Los actores $ue inluen en la porosidad eecti"a tambiKn inluen en la permeabilidad, es decirI a* +l tamao de los granos* b* +l empa$uetamiento* c* La redondez esericidad de los granos* d* La distribucin* e* La litiicacin /cementacin consolidacin*
un eecto considerable sobre la permeabilidad a l#$uidos, especialmente si el luido reacciona con las arcillas* Se considera $ue un lu)o de gas no reacciona con las arcillas e%cepto, tal "ez, por un poco de agua $ue pueda ser remo"ida* Sin embargo, las propiedades isico$u#micas del agua salada o salobre $ue lue a tra"Ks de un medio poroso controlan el estado #sico de las arcillas por consiguiente no aectan a las arcillas cuando entran en contacto con ellas* La aguas dulces son causa de $ue cierta arcillas se 'inc'en resultando una obstruccin parcial o total de las aberturas de los poros* +n orma general, se puede airmar $ue la "elocidad con la $ue el luido atra"iesa el material depende de tres actores b!sicosI a* La porosidad del material* b* La densidad del luido considerado, aectada por su temperatura* c* La presin a $ue est! sometido el luido*
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UNIDADES DE LA PERMEABILIDAD
La unidad de permeabilidad es el 9arc, en 'onor a Henr 9arc, un ingeniero 'idr!ulico rancKs $ue ue el primero $ue realiz estudios relacionados con el lu)o de luidos a tra"Ks de medios porosos* Se dice $ue una roca tiene una permeabilidad de una 9arc cuando un luido con una "iscosidad de un centipoise a"anza a una "elocidad de un cent#metro por segundo /cmRs ba)o un gradiente de presin de una atmsera por cent#metro /atmRcm* Como el 9arc es una unidad relati"amente alta para la maor#a de rocas productoras, la permeabilidad generalmente se e%presa en centKsimas de 9arc, es decir, milidarcs, 0,001 9arc*
9+9+ CLASIFICACIÓN +%isten tres tipos de
a+ Per.ea4*%*a a4s!%)ta ! *ntr$nse,a# 17
La permeabilidad absoluta se deine como la capacidad $ue tiene una roca de permitir el lu)o de luidos a tra"Ks de sus poros interconectados, cuando el medio poroso se encuentra completamente saturado por un luido, es decir una saturacin del 100.*
4+ Per.ea4*%*a e-e,t*;a# Cuando m!s de una ase se encuentra presente en un medio poroso, la conducti"idad o capacidad $ue tiene una roca de permitir el lu)o de cada una de las ases a tra"Ks de dic'o medio poroso se deine como permeabilidad eecti"a* La permeabilidad eecti"a a una ase dada es menor $ue la permeabilidad absoluta es uncin de la saturacin de la ase* La sumatoria de las permeabilidades eecti"as siempre es menor $ue la permeabilidad absoluta, debido a las siguientes razonesI - Algunos canales $ue normalmente permiten el lu)o cuando e%iste una sola ase, son blo$ueados cuando dos o m!s ases se encuentran presentes en el medio poroso, por ello, el nEmero total de canales $ue permiten el lu)o se reduce la capacidad $ue tiene la roca de permitir el lu)o de luidos es menor* - La presencia de interaces entre los luidos $ue saturan el medio poroso, implican la presencia de tensiones interaciales presiones capilares, por lo tanto se generan uerzas $ue tienden a disminuir la "elocidad de lu)o de los luidos a tra"Ks del medio poroso*
,+ Per.ea4*%*a re%at*;a# +s la relacin $ue e%iste entre la permeabilidad eecti"a, con la permeabilidad absoluta*
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9+99+ LÍMITES DE PERMEABILIDADES# a+ Per.ea4*%*a E-e,t*;a >a desde cero 'asta la permeabilidad absoluta*
4+ Per.ea4*%*a Re%at*;a 9ebido a $ue la sumatoria de las permeabilidades eecti"as no puede ser maor $ue la permeabilidad absoluta, entonces las permeabilidades relati"as /$ue tienen como base la permeabilidad absoluta no pueden ser maores $ue 1*
9+9:+ SATURACIÓN La saturacin de un medio poroso con respecto a un luido se deine como la raccin del "olumen poroso de una roca $ue est! ocupada por dic'o luido*
9ndeI S% saturacin de la ase %* >% >olumen $ue ocupa la ase %* 1F
>t >olumen poroso total de la roca* La sumatoria de las saturaciones de todos los luidos $ue se encuentran presentes en el espacio poroso de una roca, debe ser igual a 1 siempre cuando se considere un medio poroso saturado por petrleo, agua gas, es decirI
9ndeI So* Saturacin de petrleo ST* Saturacin de agua Sg* Saturacin de gas*
9+9< 9+9<++ CLA CLASIFI SIFICA CACI CIÓN ÓN a+ Sat)ra Sat)ra,*? ,*?n n e e a')a a')a ,!nnata ,!nnata La saturacin de agua connata /STc es la saturacin de agua e%istente en el aci acimi mien ento to al mome moment nto o del del descu descubri brimi mien ento to,, la cual cual se cons consid ider era a como como el remanente del agua $ue inicialmente ue depositada con la ormacin $ue debido a la uerza de la presin capilar capilar e%istente, no pudo ser desplazada por los 'idrocarburos cuando Kstos migraron al acimiento* ?eneralmente la saturacin de agua connata se considera inm"ilP sin embargo, al inectar agua en un acimiento, la primera $ue se produce tiene composicin dierente a la inectada, lo $ue indica $ue el agua connata es desplazada por la inectada*
4+ Sat)ra Sat)ra,*? ,*?n n res*) res*)a% a% e )na )na -ase -ase La saturacin residual de una ase, generalmente e%presada como S%r, donde % corresponde a la ase /petrleo, agua o gas, corresponde a la saturacin de dic'a ase $ue $ueda en el acimiento en la zona barrida, despuKs de un proceso de desplazamiento*
,+ Sat)ra Sat)ra,*? ,*?n n ,r$t* ,r$t*,a ,a e e )na -ase -ase 20
La saturacin cr#tica de una ase, generalmente e%presada como S%c, donde % corresponde a la ase /petrleo, agua o gas, corresponde a la m#nima saturacin re$u re$uer erid ida a para para $ue $ue una una ase ase pued pueda a mo"e mo"ers rse e en el aci acimi mien ento to,, es deci decirr, corresponde a la m!%ima saturacin a la cual la permeabilidad relati"a de dic'a ase es cero*
9+9> 9+ 9>++ CARA CARACTE CTERÍ RÍST STICA ICAS S a* ?eol ?eolog og#a #a del del lug lugar ar** b*
9+9@+ FACTORE FACTORES S 7UE INFLUYEN INFLUYEN EN EN LA SATURA SATURACIÓN CIÓN La saturacin de agua connata se correlaciona conI a* La per perme meab abililid idad ad b* +l !rea !rea super superic icia iall c* +l tama tamao o de de los los poros poros** +s decir, a maor !rea supericial menor tamao de part#culas, maor es la saturacin de agua connata*
9+9 9+ 9++ FUER FUERA AS S CAPI CAPILA LARES RES 9einida como la dierencia de presin $ue se produce entre dos ases de luidos inmiscibles en las gargantas porales $ue genera contraccin de los mismos ocupando la menor !rea posible por unidad de "olumen* +n cuanto a la presin capilar en un acimiento de petrleo es el resultado combinado de los eectos de la (ensin supericial e interacial entreI la roca los luidos, el tamao la geometr#a de los poros, la 'umectabilidad del sistema* 21
+n procesos de recuperacin me)orada se tiene un proceso de desplazamiento de luidos inmiscibles en los cuales e%iste una dierencia de presin entre les ases, esta dierencia de presin se conoce como presin capilar* La (ensin supericial se deine como la uerza e)ercida en el l#mite de las supericies entre una ase l#$uida una ase de "apor por unidad de longitud* +sta uerza es causada por la dierencia entre las uerzas moleculares del "apor de la ase l#$uida* +l tKrmino (ensin supericial es utilizado para el caso en el cual la supericie supericie est! entre un l#$uido su "apor o aire* Si la supericie supericie est! entre dos dierentes l#$uidos o entre un l#$uido un slido se utiliza el tKrmino (ensin interacial* La (ensin supericial entre el agua aire a temperatura ambiente est! alrededor de 73 dinasRcm* La (ensin interacial entre el agua e Hidrocarburos puros a temperatura ambiente est! alrededor de 30 a 40 dinasRcm*
9+9 9+ 9++ 1UME 1UMECT CTA ABILI BILIDA DAD D +s la tendencia de una supericie slida a de)arse mo)ar preerencialmente por un luido en presencia de otros luidos, con los cuales es inmiscible* +l luido $ue se ad'iere sobre la supericie se denomina ase 'umectante* +n acim acimie ient ntos os de 'idro idroca carb rbur uros os usua usualm lmen entte agua gua o acei aceite te son son las ases ases 'ume 'umect ctan ante tes* s* +l !ngu !ngulo lo de cont contac actto es usad usado o como como una medi medid da de la 'umectabilidad* La 'umectabilidad de la roca aecta las saturaciones del luido las caracter#sticas de permeabilidades relati"as de un sistema luido-roca* Considerando el eecto de la Humectabilidad en la distribucin de los luidos es !cil )ustiicar $ue las cur"as de permeabilidad relati"a est!n en uncin de la Humectabilidad*
9+9+ CLASIFICA CLASIFICACIÓN CIÓN SEG=N SEG=N EL 6NGULO 6NGULO DE DE CONTA CONTACTO# CTO# a+ 1).e,t 1).e,ta4* a4*%* %*a a *nter. *nter.e* e*aa 22
Signiica $ue el slido no presenta preerencia 'umectante por agua o aceite* +n este caso el !ngulo de contacto U F0V*
4+ 1).e,t 1).e,ta4* a4*%* %*a a "!r a')a a')a +ste tipo tipo de 'umectabilid 'umectabilidad ad nos indica $ue $ue el slido tiene tiene preerencia preerencia por el agua*
,+ 1).e,t 1).e,ta4* a4*%* %*a a "!r a,e* a,e*te te +sto signiica signiica $ue el slido es preerencialm preerencialmente ente 'umectado por aceite* aceite* +n este caso el !ngulo de contacto U X F0V*
9+9+ CLASIFICA CLASIFICACIÓN CIÓN DE LA 1UMECTA 1UMECTABILIDAD BILIDAD a* 1).e,ta4*%*a "!r a')a ! "!r a,e*te +l luido 'umectante ocupar! completamente los poros pe$ueos entrar! en cont contac acto to con la maor maor part parte e de la super superic icie ie mine minera rall e%pue e%puest sta* a* +l lui luido do no 'umectante ocupar! el centro de los poros grandes* 23
b* 1).e,ta4*%*a ne)tra ! *nter.e*a (odas las porciones de la supericie de la roca presentan igual preerencia a ser 'umectadas por agua o por aceite* c* 1).e,ta4*%*a -ra,,*!na%
9+:+ MO(ABILIDAD +n los Eltimos aos la Mo)abilidad 'a sido reconocida como uno de los m!s importantes par!metros en un acimiento* +l Enico mKtodo cient#ico apropiado de medir Mo)abilidad es obtener el !ngulo de contacto entre dos luidos la roca* La Mo)abilidad es la preerencia de un slido por estar en contacto con un luido en lugar de otro* :na gota de un luido preerentemente mo)ante "a a desplazar a otro luido dispers!ndose por la supericie, por el contrario un luido no mo)ante ormar! gotas, disminuendo su contacto con la supericie del slido* 2
+l e$uilibrio de estos casos crear! un !ngulo de contacto U entre los luidos D de la supericie, $ue est! determinado por el e$uilibrio de uerzas resultante de la interaccin de las tensiones interaciales* A menor !ngulo de contacto, maor mo)abilidad* La mo)abilidad est! relacionada con otros eectos, como la capilaridad*
?ota de petrleo -"erde- en una supericie slida mo)ada por agua -azul/iz$uierda, mo)ada por petrleo /derec'a o con mo)abilidad intermedia /centro*
9+:9+ CAPILARIDAD La capilaridad es una propiedad de los l#$uidos $ue depende de su tensin supericial /la cual a su "ez, depende de la co'esin o uerza intermolecular del l#$uido, $ue le coniere la capacidad de subir o ba)ar por un tubo capilar* Cuando un l#$uido sube por un tubo capilar, es debido a $ue la uerza intermolecular /o co'esin intermolecular entre sus molKculas es menor a la ad'esin del l#$uido con el material del tubo /es decir, es un l#$uido $ue mo)a* +l l#$uido sigue subiendo 'asta $ue la tensin supericial es e$uilibrada por el peso del l#$uido $ue llena el tubo* Qste es el caso del agua, Ksta propiedad es la $ue regula parcialmente su ascenso dentro de las plantas, sin gastar energ#a para "encer la gra"edad* Sin embargo, cuando la co'esin entre las molKculas de un l#$uido es m!s potente $ue la ad'esin al capilar /como el caso del mercurio, la tensin supericial 'ace $ue el l#$uido descienda a un ni"el inerior, su supericie es con"e%a*
24
:+ RESERVAS DE 1IDROCARBUROS Las eser"as de Hidrocarburos son los "olEmenes de
a C%as*-*,a,*?n e %as reser;as e a,)er! a %a ,ert*).4re e !,)rren,*a SegEn la certidumbre de ocurrencia, las reser"as se clasiican en eser"as
Reser;as Pr!4aas Son a$uellas $ue e%isten en zonas conocidas e%plotadas o sea $ue 'an sido descubiertas desarrolladas, aun$ue no agotadas* ?eneralmente est!n en e%plotacin al momento de su "aloracin e indican "olEmenes de 'idrocarburos $ue se pueden e%traer inmediatamente, en base a las condiciones econmicas del momento de la e"aluacin a inormacin $ue asegure muc'a certeza* Las eser"as probadas pueden ser deinidas como a$uellas cantidades de petrleo Ro gas $ue se estima pueden ser recuperadas en orma econmica con las tKcnicas disponibles, de acumulaciones conocidas /"olEmenes in situ a partir de los datos disponibles en el momento de la e"aluacin*
Reser;as "r!4a4%es Son las reser"as $ue no disponen de la suiciente inormacin geolgica de reser"orios como para asegurar el "olumen de luidos a recuperar, aun$ue estKn identiicados los "olEmenes del acimiento en general* Son atribuidas a acumulaciones conocidas cua estimacin se basa en inormacin similar a 2D
la $ue se re$uiere para las reser"as comprobadas, pero la certidumbre de su e%istencia no es suiciente para clasiicarlas como tales* Las eser"as
Reser;as P!s*4%es +st!n determinadas por la inormacin elaborada disponible, pero no e%iste la seguridad ni de su "olumen total, ni de las condiciones cantidad de 'idrocarburos $ue se pueden recobrar en orma econmica* As# deinidas las reser"as, debe tenerse en cuenta un concepto undamentalI el re$uisito de "iabilidad econmica de la recuperacin, establecida por las condiciones imperantes en el momento en $ue se 'ace la estimacin* La ausencia de este re$uerimiento es suiciente para $ue los "olEmenes estimados no puedan ser considerados como reser"as*
<+ GEOLOGÍA REGIONAL <+9+ SUB ANDINO SUR +l Subandino Sur de &oli"ia es una t#pica a)a plegada corrida de l!mina delgada, con una notable regularidad en la geometr#a de las estructuras* +sta es una caracter#stica t#pica de las a)as plegadas en las $ue no se in"olucra el basamento en la deormacin* Sin embargo, cuando se analiza en detalle la geometr#a e"olucin de la deormacin del Subandino Sur, se "eriica $ue e%isten numerosas des"iaciones de dic'a regularidad*
27
+l Subandino Sur se di"ide en dos segmentos bien dierenciados*
<+9+9+ NIVELES ESTRUCTURALES+ 9e acuerdo a la ubicacin de los ni"eles de despegue principales, al comportamiento mec!nico de las dierentes unidades, se puede di"idir a la columna estratigr!ica deormada en tres inter"alos estructurales* a* N*;e% estr),t)ra% *n-er*!r# Comprende las unidades del SilErico el 9e"nico Medio /ormaciones Yirusillas, (arabuco, Santa osa, 5cla, Huamampampa la seccin basal de la ormacin Los Monos* +sta limitada por ni"eles de despegue localizados en la ormacin Yirusillas en la seccin basal de la 2
ormacin Los Monos* +l espesor general de este ni"el estructural es de alrededor de 2400-3000 m* b* N*;e% estr),t)ra% *nter.e*!# +st! compuesto por la parte media de la ormacin Los Monos* Se encuentra limitado por ni"eles de despegue ubicados cerca de la base el tec'o de la ormacin Los Monos* +l espesor general de este ni"el estructural es de alrededor de D00 a 00 m en las zonas no deormadas, puede llegar a alcanzar los 3000 m de espesor en los nEcleos anticlinales de algunas estructuras* +ste ni"el es responsable del desacople entre las estructuras proundas las supericiales* +n este ni"el estructural se caracteriza por presentar ele"adas presiones porales* c* N*;e% estr),t)ra% s)"er*!r# Comprende todas las unidades desarrolladas por encima del ni"el de despegue localizado en la seccin superior de la ormacin Los Monos* +n los e)es sinclinales, el espesor de este ni"el estructural puede superar los 7000 m de espesor*
2F
Figura: Estratigrafía del ub !ndino ur Fuente "aniel #enteno $nc%e& ' 1((( )#F )ari*a.
<+9+:+ ESTRATIGRAFIA <+9+:+9+ DEVÓNICO F!r.a,*?n Santa R!sa Las Areniscas &asales Santa osa est!n e%puestas en un espesor de unos 120 m, no se puede "er la base de esta ormacin* La parte inerior de las areniscas se presenta estratiicada en bancos gruesos se compone de granos de cuarzo de 30
tamao mediano ino de colores claros, con estratiicacin entrecruzada, 'acia arriba esta arenisca pasa a una arenisca arcillosa de colores m!s oscuros gris "erdusco, estratiicada en l!minas de colores delgados, las areniscas no son osil#eras*
F!r.a,*?n I,%a
F!r.a,*?n 1)a.a."a."a Constituida por areniscas potentes, de color gris, gris claro, de grano medio a grueso, estratiicadas en bancos de 2 metros de espesor, los cuales presentan una alta dureza e intercalaciones de lutitas limolitas se encuentran abundantes siles, 'acia la parte alta de la serie arenosa e%iste una capa delgada de arenisca conglomer!dica integrada por rodados de cuarcita gris cuarzo blanco, bien redondeada*
F!r.a,*?n L!s M!n!s Consiste principalmente de lutitas gris oscuras con subordinacin de delgadas capas gris blan$uecinas de areniscas cuarc#ticas, en especial en su parte superior, e%isten inter"alos arenosos $ue llegan 'asta los 70 m de espesor, $ue en algunas estructuras son portadores de 'idrocarburos* Su espesor promedio es de 1*400 metros*
F!r.a,*?n I5)*r* Compuesta por una alternacin de lutitas, limolitas areniscas* +l predominio corresponde a lutitas, estim!ndose en un D0., las areniscas por lo general son de grano ino a medio, subredondeado, mal seleccionado, porosas a poco porosas, no se 'an encontrado siles se sealan el piso rasniano, base del 9e"nico Superior*
31
Fig. + #olumna Estratigr$fica ,enerali&ada Fuente www.HidrocarburosBolivia.com
32
>+ GEOLOGÍA LOCAL F!r.a,*?n 1)a.a."a."a N!.4re#
Ran'!# ormacin
Huamampampa
L*t!%!'$a# Arenisca limonitas con intercalacin de lutitas D*str*4),*?n#
Ea# 9e"nico Es"es!r#
Jona central, Sur de la Cordillera 8riental, Subandino >ariable, llega alcanzar los D00m cuenca del C'aco
L$.*tes# 5nerior concordante con la ormacin lela superior concordante con la ormacin los monos
+s el principal reser"orio de gas en el Subandino sur, esta es una arenisca de mu ba)a porosidad 2. a 3., pero es altamente racturada /porosidad secundaria* La ormacin Huamampampa est! constituida por capas de arenisca inas medianas, alternando 'orizontes pel#ticos de espesores "ariables entre 12 a 32 metros, en su parte inerior posee una intercalacin de arenisca gris marrn amarillo, grano medio a ino, subredondeado a subanguloso, de seleccin regular a buena, abundante matriz, mic!cea, cemento silicioP 'acia arriba pasa gradualmente a un predominio arenoso, obser"!ndose espor!dicamente intercalaciones arcillosas* Areniscas cuarc#ticas de grano medio a ino, estas rocas son grises, coloradas, claras, medio duras mic!ceas, son comunes las camas delgadas de lutitas limolitas* La secuencia superior del Huamampampa, normalmente llamada sucia, es comprendida de lutitas interestratiicadas areniscas l#ticas* La secuencia m!s ba)a normalmente llamada limpia, est! conormada por areniscas macizas, ricas en cuarzo de grano ino a medio, con intercalaciones
menores
de
lutitas
areniscas
l#ticas*
La
ormacin
Huamampampa se caracteriza por los altos buzamientos, esta presenta un sistema de esuerzos tipo Strie Slip, alta presin de ormacin est! altamente racturada* 33
A ni"el de reser"orio se identiican tres l!minas denominadas H1a, H1b, H2 /"er igura %%%%*
Mediante la peroracin del
eser"orio Huamampampa H1b* 5normacin
$ue ue corroborada a tra"Ks de estudios realizados por ?ane, Cline and Associates*
>+9+ RESERVORIO 194+ >+9+: E;a%)a,*?n Petr!-$s*,a +n la e"aluacin petro#sica se sacan muestra para e"aluar la densidad eecti"a, densidad aparente, porosidad permeabilidad a dierentes proundidades* +n la igura %%% se obser"a buena cantidad de racturas dentro de la ormacin Huamampampa, las cuales 'a $ue cuantiicar clasiicar entre abiertas, cerradas, naturales e inducidas* Las racturas cerradas son a$uellas racturas $ue si se presentan en la ormacin pero no presenta peligro para la migracin del luido* Las racturas abiertas son 3
a$uellas $ue se presentan en la ormacin a sea por la peroracin o por la presin establecida por la 'erramienta de peroracin*
FIGURA <+# 5magen Micro-resisti"a de
POROSIDAD Y SATURACION La porosidad estimada por registros se encuentra en el mismo rango $ue la porosidad medida en nEcleos a condiciones del reser"orio* La porosidad en el pozo HC - 1 posee la misma magnitud $ue la encontrada en los pozos en Margarita*
PERMEABILIDAD La permeabilidad del reser"orio es de 7400 md* 34
ANALISIS DEL CONTACTO DE FLUIDOS CONTACTOS GAS H AGUA
9"# ni"el m!s ba)o conocido de gas, conirmado por pruebas de pozos* :"# estimacin del contacto gas-agua m!s probable* +spesores probados m!s probables*
<"# estimacin del contacto gas-agua optimista* +spesores probados m!s probables m!s posibles*
PRESION Y TEMPERATURA EN EL RESERVORIO
3D
Mediante ensaos de
37
ESPESOR NETO +l espesor atra"esado con la
PRUEBA D+S+T+ Dr*% Stea. Test
3
Con la inalidad de 'acer un pronstico de repuesta de presin produccin, es necesario realizar diseo de prueba 9S(* +n este caso se dispone de inormacin de la prueba de petro#sica del probador de ormacin, lo $ue permite realizar diseo con cierto grado de incertidumbre, es decir, 'a actores $ue si bien lo podemos cuantiicar en la etapa de diseo, tales como la permeabilidad el dao, debemos de contemplar estudio de sensibilidades, por cuanto la inormacin de geolog#a, petro#sica es del tipo est!tica*
CUADRO <+99I Res)%ta! e *seJ!+ PK-
P
Ca)a% n! aJ! s 9.D . +@ .D3* +@ .D MMs,-HD ₌
₌
Ca)a% n! aJ! s @.D
Ca)a% aJ! s@.D
. 9.D3 * [email protected] MMs,-HD
.9.D3*[email protected] Ss<3S.<S*@ MMs,-HD
₌
₌
₌
₌
F000 00 300 700 7300 D00 D300 400 4300 300
300 400 1000 1400 2000 2400 3000 3400 000 300
D 12 1 2 30 3D 1 7 4F
1 22 4 D7 F 110 131 142 173 21D
3 4 10 14 20 24 30 34 0 40
F)ente# epsol <
Los caudales a esperar segEn el dierencial impuesto a la ormacin* YsI permeabilidad capa superior, YmI permeabilidad capa media, YiI permeabilidad capa inerior* SsI dao capa superior, Sm dao capa media, SiI dao capa inerior*
>+:+ ESTADO ACTUAL DEL CAMPO 1UACAYA 3F
+l campo Huacaa ue descubierto en 9iciembre de 2007, en el blo$ue e%ploratorio Caipipendi en la pro"incia Luis Cla"o del 9epartamento de C'u$uisaca, con la peroracin del pozo e%ploratorio HC-1, $ue mediante un side trac alcanzo la proundidad inal 00 m* +l campo Huacaa corresponde a una culminacin estructural en el 'undimiento regional 6orte de l!mina Huamampampa 1 ba)o /H1b, descubierta en margarita aectada por un corrimiento de direccin 6+-S8 $ue pro"oca una le"e silla estructural entre ambos campos* Se eectu una
re-instalado con el ob)eto de monitorear e"aluar el grado de comunicacin de las capas* A principios de =unio del 200F se instal en el pozo HC-1 un, memor gauge en el nipple 6 a 423m, para monitorear las presiones
del reser"orio
Huamampampa /H1b una "ez $ue las operaciones de completacin del pozo M?-3 ueran terminadas*
FIGURA+ :bicacin regional del pozo HC-1, en el Subandino boli"iano /iz$uierda en relacin con la serran#a de &ororigua Caipipendi los campos Margarita S!balo /derec'a F)ente# epsol < 2007
La peroracin del pozo HC-2 conclu recientemente alcanz una proundidad de
1
D*37 metros, actualmente se encuentran realizando la ase de terminacin $ue implica la cone%in /al sistema de recoleccin de la planta Margarita*
CAPÍTULO II+ MARCO PR6CTICO DATOS HC-1
HC-2
Coordenadas :(M* /
2D
24400
Coordenadas :(M* /
7D4747
7D7240
3424
3374
F11
F11
(emperatura /
220
220
+spesor /e mts*
1D7
14
37*3
*D
Saturacin de Agua ST* /.
CROMATOGRAFIA
2
:tilizando el programa CM?-2014, a partir de los datos de coordenadas :(M, espesores, propiedades petro#sicas de la roca /saturacin, porosidad, permeabilidad, etc*, obtenemos primeramente los mapasI estructural, isop!$uico, isosaturacin*
MAPA ESTRUCTURAL CAMPO 1UACAYA EN :D
MAPA ESTRUCTURAL DEL CAMPO 1UACAYAEN
3
MAPA ISOP67UICO
A'ora 'aciendo correr el programa colocando todos los datos de presin, temperatura, propiedades petro#sicas, coordenadas, etc* obtenemos lo siguienteP
Opened LOG FILE
on unit 10, filename is 'C:\Users\MACELO
E!"I#$OLA\$es%top\!IMUL &C\CAM"O(&UACAA)lo*'
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +++++++ + + + IME -01.)10 + + Adapti/e ( Impliit la% Oil !imulator + + General elease for 2in 345 + + -01.(Ma6(-7 11:08:09 + + + + ; Cop6ri*
Command(line Ar*uments: &C
(dimsum (>d C:\Users\MACELO E!"I#$OLA\$es%top\!IMUL (lo* (f C:\Users\MACELO E!"I#$OLA\$es%top\!IMUL
&C\CAM"O(&UACAA)dat $ate and ?ime of !tart of un:
Apr 18, -017
0.:98:.=
+++ Input@Output files speifiation : Opened data file on unit 11, filename is 'C:\Users\MACELO E!"I#$OLA\$es%top\!IMUL &C\CAM"O(&UACAA)dat' Opened !rat< file on unit 1-
4
Opened output file on unit 19, filename is E!"I#$OLA\$es%top\!IMUL &C\CAM"O(&UACAA)out' Opened I#$E(OU? on unit 15, filename is E!"I#$OLA\$es%top\!IMUL &C\CAM"O(&UACAA)irf' Opened MAI#(E!UL?!(OU? on unit 1., filename is E!"I#$OLA\$es%top\!IMUL &C\CAM"O(&UACAA)mrf' Opened estart(#$ on unit 14, filename is E!"I#$OLA\$es%top\!IMUL &C\CAM"O(&UACAA)rstr)irf' Opened estart(I# on unit 17, filename is E!"I#$OLA\$es%top\!IMUL &C\CAM"O(&UACAA)rstr)mrf'
'C:\Users\MACELO 'C:\Users\MACELO 'C:\Users\MACELO 'C:\Users\MACELO 'C:\Users\MACELO
2A#I#G from suBroutine: I#IO$; !ol/ent propert6 related printout is Bein* disaBled ? sol/ent propert6 output) Line: -File #ame: C:\Users\MACELO E!"I#$OLA\$es%top\!IMUL &C\CAM"O(&UACA Opened GI$ sratater is *reater tater for rel perm taBle numBer 1, I,,D Loation 1,1,1) eset ritial >ater eual to onnate >ater no furtarnin*s of till Be printed;) !UMMA from suBroutine: I#$A?A; eadin* of initial data is omplete) !imulation >ill stop if tere error messa*es) - 2arnin* messa*es) 0 Error messa*es)
2A#I#G from suBroutine: DOC&D; For Blo% 1,1,1, ro% t6pe 1: !tone's - e/aluates Dro!o0; 0) e)*) Dro0)-4-4E(01 at !>0)8758E00,!*1(!>;) C
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