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SIMULACION DE YACIMIENTOS

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INTRODUCCION

� La simulación de yacimientos combina física,

matemáticas, ingenieria de yacimientos y

programación de computadores para

desarrollar herramientas que permitan

predecir el comportamiento de los

hidrocarburos bajo diferentes condiciones de

operación y de esta forma tomar las mejoresdecisiones en el desarrollo y administración de

un campo petrolero.

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Modelo estratigráfico

Modelo geológico

Modelo petrofísicoRegistros de pozo

Datos de producción

Simulación de yacimientosAnálisis PVT

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� Datos del yacimiento: Geometría,porosidad, permeabilidad, espesor dearena.

� Curvas de permeabilidad relativa,presiones capilares, compresibilidad deroca.

� Propiedades PVT: Factor volumétrico,

relación gas-petróleo en solución,viscosidad y Composición de Fluidos enSitio.

� Ubicación de pozos, completamientos,índices de productividad, historia deproducción y Presión.

Modelo matemático

Modelo de simulación

Información requerida para la simulación

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�Definir los objetivos del estudio

�Reunir y analizar datos

�Construir el modelo del yacimiento

�Realizar ajuste histórico

�Correr casos de predicción�Hacer reportes

Pasos para realizar la simulación

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La parte mas importante en la aplicación de la

simulación de yacimientos para un estudio exitoso es el

diseño de los objetivos de estudio, estos objetivosdirigen los tópicos fundamentales que se quieren

aprender del yacimiento.

Una vez estos objetivos se han fijado ellos determinan

el tipo y alcance del modelo de yacimiento, la cantidadde recursos a ser usados, la calidad del ajuste histórico

y el tipo de casos de predicción requeridos.

Objetivos de estudio

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Análisis de datos

Datos geofísicos

Datos sísmicos obtenidos por

energía acústica en la superficie

terrestre que generan mapas

estructurales para identificar fallas,inconformidades, variaciones en el

espesor de la formación,

continuidad del reservorio.

Datos geológicos

Los datos geológicos

describen la distribución de

las propiedades del

yacimiento tales como

permeabilidad, porosidad,

espesor de la formación,limites de flujo y los tipos de

roca en el yacimiento.

 

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Estos datos están

relacionados con la

estática y la dinámica

de los fluidos del

yacimiento.

Análisis de corazones

Registros de pozo

Pruebas de presión

Análisis PVT

Datos de producción

Datos de ingeniería

 

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La manipulación de todos los datos requeridos

para un estudio de simulación inevitablemente

lleva a conflictos entre los datos obtenidos dediferentes fuentes.

Para resolver estos conflictos se pueden escoger

los datos que mas exactamente representen elproceso que esta ocurriendo en el yacimiento y

que son medidos a la escala del yacimiento.

Datos de ingeniería

 

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Construcción del modelo

La construcción del modelo de simulación es la unión de

todos los datos, en forma de un modelo matemático

integrado y coherente del yacimiento.

Para seleccionar el modelo apropiado se necesita tomar

decisiones en algunos aspectos fundamentales delmodelo.

 

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�Filosofía del modelo

�Descripción de los fluidos

�Tipo de yacimiento

�Proceso de recuperación

�Alcance del modelo

�Dimensión del modelo

�Método de solución de ecuaciones

Selección del modelo

 

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Los modelos conceptuales usan modelos que no son completamente idénticos

al yacimiento pero usan propiedades promedio a través de todo el yacimiento.

Los resultados deben ser escalados para todo el yacimiento, los resultados de

estos modelos idealizados no pueden ser usados directamente para obtener

información de alguna ubicación especifica del yacimiento.Los modelos conceptuales son usados para llevar acabo análisis de sensibilidad

sobre incertidumbres generales asociadas con el yacimiento estudiado.

La principal ventaja de los modelos conceptuales es que son pequeños,

modelos representativos pueden ser usados para obtener información del

yacimiento.

La desventaja es que los resultados no pueden ser usados directamente en

algún problema del yacimiento pero debe ser considerado representativo en la

totalidad del yacimiento.

Modelos conceptuales

 

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Los modelos actuales usan áreas genuinas del yacimiento,

estos modelos son usados para obtener información de

problemas específicos relacionados con estas áreas.

La ventaja de estos modelos es que los resultados pueden

ser usados directamente en problemas reales del

yacimiento con un poco de ingeniería.

La desventaja es que estos modelos son solo validos para

el área modelada.

Modelos actuales

 

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Aceite negro

3 fases inmiscibles y 3

componentes: gas, aceite yagua.

Gas solo se puede disolver en

agua y aceite.

Descripción de fluidos

Aceite composicional

3 fases inmiscibles y n

componentes.descripción explicita de

aceite y gas por

transferencia de masa entre

cada componente.

WATER + GAS, Sw

OIL + GAS, So

GAS, Sg

ROCK

H2O, NaCl, Sw

C1, C2, C3+, So

N2, C1, C2, C3, Sg

ROCK

 

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Dos tipos de yacimiento, cada uno con diferentes comportamientos

Porosidad sencilla

La porosidad sencilla en la formulación mas común, este modelo tiene soloun sistema de poros en el cual los fluidos pueden fluir directamente a los

pozos de producción.

Naturalmente fracturados

Los yacimientos naturalmente fracturados son considerados sistemas de

porosidad doble, dos formulaciones pueden ser usadas, doble porosidad odoble permeabilidad, los sistemas de doble porosidad permiten el flujo de

la matriz de la roca a las fracturas solamente, en el sistema de doble

permeabilidad además se permite el flujo entre la matriz.

Tipo de yacimiento

 

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La naturaleza de los fluidos del yacimiento y el proceso de recuperación ayudan

en la determinación de la descripción de fluidos mas apropiada para el estudio

de simulación.

Hay dos aproximaciones para la descripción de fluido que pueden se usadas en

el estudio de simulación, estas son aceite negro y aceite composicional.

El modelo de aceite composicional puede ser usado en todas las situaciones

durante la depleción primaria, sin embargo es la aproximación mas costosa y

complicada, por otro lado el modelo de aceite negro no es tan costoso pero no

es universalmente aplicable.

La selección del mejor modelo es dirigido por el comportamiento de fases de los

hidrocarburos en sitio.

Método de recobro

 

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TOPE DELYACIMIENTO

CONTACTO AGUA-PETROLEO

CONTACTO

GAS-PETROLEO

PRODUCCIONINYECCION

ZONA DEPETROLEO

Modelo adimensionalLas dimensiones

del modelo se

refieren al numero

de dimensionesen las cuales el

fluido puede fluir

en el yacimiento.

Este dato depende

del yacimiento y

de los objetivosdel estudio.

Dimensiones del modelo

 

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INYECTOR

PRODUCTOR

�Efectuar Sensibilidades

�Tamaño de los bloques

Modelo unidimensional

 

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CAPA 1

CAPA 3

CAPA 2 

INYECTOR

PRODUCTOR

CAPA 4

CAPA 5 

�Efectuar Sensibilidades

�Tamaño de los bloques

�Agrupar Unidades de Flujo

�Eficiencia Vertical

Modelo 2D vertical

  

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PRODUCCION

INYECTOR

PRODUCTOR

INYECTOR

PRODUCTOR

�Procesos de inyección en yacimientos Homegeneos

�Modelos conceptuales de desarrollo

Modelo 2D horizontal

  

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PRODUCCION

INYECTOR

PRODUCTOR

INYECTOR

PRODUCTOR

�Modelos detallados de yacimientos

Modelo 3D rectangular

 

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Modelo radial areal (r, U)

�Modelo para reproducir la región de drenaje de un pozo

completamente penetrado

�Yacimiento homogéneo- Espesor Constante

Modelo radial vertical (r,z)

�Penetración Parcial de Pozos

�Conificacion

�Inyección Alternada de vapor 

�Estimulaciones

�Producción conjunta

Modelo radial

 

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La discretizacion del modelo se refiere al

particionamiento de las variables de espacio y tiempo en

segmentos discretos.

De la discretizacion de variables espaciales resulta una

cuadricula de diferencias finitas que da la definición

areal y geológica del modelo de simulación.

De la discretizacion en el tiempo resultan los pasos

usados para el avance del modelo en el tiempo.

Discretizacion del modelo

 

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La selección del modelo de solución depende de el tamaño del modelo, la

capacidad computacional, y las propiedades de estabilidad y convergencia

del modelo.

El modelo de solución apropiado en un estudio de simulación es el que

use la menor cantidad de recursos computacionales, provea un modelo

de simulación robusto, y proporcione un tiempo de ejecución aceptable.

Método IMPES

Método de solución secuencial

Método de solución simultanea

Método adaptativo implícito

Método completamente implícito

Métodos lineales directos e iterativos

Métodos de solución de ecuaciones

 

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1. Fijar los objetivos del ajuste histórico

2. Determinar el método a usar en el ajuste histórico

3. Determinar los datos de producción históricos a ser comparados y el

criterio a ser usado para describir una equivalencia exitosa4. Determinar los datos de yacimiento que pueden ser ajustados y el

rango confiable de estos datos

5. Correr el modelo de simulación con los mejores datos de entrada

disponibles

6. Comparar los resultados del ajuste histórico con los datos históricos

seleccionados7. Cambiar los datos seleccionado en el rango de confianza

8. Repetir hasta encontrar el criterio de equivalencia

Ajuste histórico

 

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Ajuste histórico

 

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Casos de predicción

La fase de predicción es la fase en la cual la mayoría de los objetivos del

estudio son alcanzados, en esta fase el modelo de simulación es usado para

predecir el rendimiento futuro del yacimiento, en contraste con el ajuste

histórico donde el simulado es usado para igualar el rendimiento histórico.

Reportes

Al final de todo el proceso se realizan los informes con los resultados,

sugerencias y las indicaciones para la administración y el desarrollo del

campo.