Simulacion

METODOLOGIA GENERAL PARA SIMULACION DE YACIMIENTOS

METODOLOGIA GENERAL PARA SIMULACION DE YACIMIENTOS

INTRODUCCION

La simulación de yacimientos es una tecnología básica de uso generalizado en la industria petrolera para evaluar el comportamiento actual y futuro de los yacimientos. Sin embargo,

en la literatura no se ha definido completamente una metodología general para dicho fin Ref. 1,2,3,4.

Con el objeto de dar mejor soporte técnico a los Ingenieros involucrados en la ejecución de estudios de simulación de yacimientos, se desarrollo una metodología general para optimizar los procesos de inicialización, cotejo de historia y predicciones en estudios de simulación. La aplicación de esta metodología, permitirá la reducción del riesgo de omisión de aspectos y variables claves, incrementándoles el nivel de confiabilidad en los resultados de los estudios.

La metodología general para simulación de yacimientos presentada en este trabajo, consiste en estructurar en etapas los procesos de Inicialización, Cotejo de Historia y Predicciones; con la finalidad de describir detalladamente (paso a paso), cada una de las actividades involucradas en la ejecución, de cada proceso. En las Figuras 1, 2 y 3 se presentan los flujogramas de cada proceso, en los cuales las etapas principales han sido representadas por bloques rectangulares para facilitar su seguimiento e interpretación. A continuación se discuten los detalles de las diferentes etapas involucradas en cada proceso.

PROCESO PARA INICIALIZACION DEL MODELO DE SIMULACION

Después de seleccionar la malla y completar la preparación de los datos del yacimiento, y

antes de comenzar el proceso de cotejamiento, es necesario inicializar el modelo mediante el cálculo de los volúmenes de fluidos originales en sitio.

La inicialización del modelo consiste en establecer la distribución inicial de saturación y presión existentes en el yacimiento. El cotejo de las condiciones iniciales es realizado ajustando los datos a través‚ de un procedimiento de ensayo y error cambiando principalmente los parámetros que presentan mayor incertidumbre y que definen las condiciones iniciales del yacimiento.

El flujograma de la Figura 1 ilustra el procedimiento de inicialización para el caso general hipotético‚ de un yacimiento de petróleo con capa de gas y zona de agua. A continuación se discuten los detalles de las diferentes etapas involucradas.

1.- Corrida preliminar de inicialización: Correr el modelo en modo de inicialización (datos no recurrentes), con la finalidad de revisar la sintaxis de los datos. Como resultado de esta corrida se obtienen los datos no recurrentes interpretados por el simulador, las distribuciones de presiones, saturaciones y volúmenes en sitio para los diferentes fluidos

2.- Verificar entrada de datos: Es común que la primera corrida de inicialización de un modelo de simulación aborte, como consecuencia de errores en los formatos de entrada de datos del yacimiento, inconsistencia de los datos de permeabilidad relativas y/o datos PVT. En caso de errores se debe revisar y corregir las especificaciones de los formatos de entrada de datos y repetir la corrida hasta obtener un código de datos limpios. Los errores en los datos de inicialización generalmente son de alguno de los siguientes tipos: Problemas paramétricos, Tablas de propiedades de fluidos, Tablas de saturaciones, Tabla de misceláneos (condiciones de equilibrio), Definición de acuíferos y Generación de arreglos.

3.- Revisar datos que afectan el POES: Verificar que el POES calculado por el modelo, esté en línea con el estimado mediante balance de materiales y cálculo volumétrico en base a los mapas de calidad de yacimientos. Si el valor calculado es sumamente alto/bajo esto es normalmente debido a errores en:

a.- Valores muy altos/bajos de porosidad (error en formato de entrada de datos).

b.- Contactos de fluidos (gas-petróleo y/o agua-petróleo, mal ubicados).

c.- Inclusión/exclusión de bloques que no pertenecen/pertenecían al yacimiento.

d.- Valores bajos/altos en las curvas de presión capilar.

e.- Errores en los espesores de arena neta.

4.- Revisar datos PVT: Es de primordial importancia en la construcción del modelo de Simulación, verificar que la relación gas-petróleo inicial en solución calculada por el modelo reproduce satisfactoriamente al valor establecido en la caracterización del análisis PVT. De existir diferencias significativas se deben revisar los datos de los fluidos. En caso de no existir capa de gas pasar a la etapa

5.- Revisar tamaño de la Capa de Gas: Revisar que la relación inicial entre los volúmenes de gas en la capa de gas y petróleo en el yacimiento está en línea con el estimado volumétrico y de balance de materiales. En caso contrario se deben revisar los parámetros que afectan sus dimensiones (valores y distribución de porosidad y espesor de arena neta en la zona de gas libre, y posición del contacto gas-petróleo). Una vez realizados los ajustes necesarios, se repite la corrida de inicialización y se verifica de nuevo el valor del POES. Este proceso se repite hasta lograr un buen cotejo del POES.

6.- Revisar tamaño del Acuífero: Revisar que la relación inicial entre los volúmenes de agua en el acuífero y petróleo en el yacimiento esté‚ en línea con los balances de materiales previos al estudio de simulación. Esta relación es uno de los parámetros que menos afecta el nivel de energía en el yacimiento.

Entre los parámetros a revisar para modificar el tamaño del acuífero tenemos, el número y tamaño de los bloques que lo representan, porosidad, espesor de arena neta y posición del contacto agua-petróleo. En vista de que lo importante en cuanto al acuífero es su tamaño y energía, su volumen poroso puede ser mucho mayor al de la zona de petróleo.

Para evitar alteraciones en el tamaño de la zona de transición agua-petróleo y de la distribución de saturaciones en la misma el tamaño de los bloques para representar el acuífero se debe aumentar gradualmente (entre 1 o 2 veces el tamaño de los bloques en la zona de petróleo para la primera fila de bloques del acuífero y así sucesivamente). Una vez realizados los ajustes necesarios, se repite la corrida de inicialización y se verifica de nuevo el valor del POES. Este proceso se repite hasta lograr un buen cotejo del POES.

7.- Revisar presiones iniciales de los fluidos: Verificar que la distribución de la presión inicial a la profundidad de referencia Datum, calculada por el modelo, esté en línea con el valor promedio reportado. En caso contrario se deben revisar los parámetros asignados en las tablas de equilibrio y propiedades de los fluidos (gravedad especifica), elevaciones estructurales y espesores de arena total. Una vez reproducidas las condiciones iniciales del yacimiento se procede a introducir los datos que pueden cambiar en función de tiempo (datos recurrentes), para comenzar el proceso de cotejo de la historia de producción del yacimiento.

PROCESO PARA COTEJO DEL COMPORTAMIENTO HISTORICO

En el desarrollo de un modelo de simulación representativo del yacimiento, se utilizan datos derivados de interpretaciones geológicas y mediciones de laboratorio. Los datos de laboratorio son normalmente representativos de las propiedades de los fluidos y de la interacción roca-fluido, pero el modelo geológico es más sujeto a discusión, debido a que es el producto de la interpretación de información obtenida indirectamente, como lo es la sísmica, registros eléctricos, etc.

La forma común de reproducir el comportamiento histórico de un yacimiento, consiste en especificar las tasas de producción de petróleo e inyección de fluidos y dejar que el modelo simule el comportamiento de presión, de la relación gas-petróleo y del porcentaje de agua. Para lograr esto, generalmente es necesario hacer ajustes o cambios en algunos parámetros del yacimiento (geológicos o de fluidos, mediante sensibilidades de los mismos).

Inicialmente el simulador calcula el comportamiento del yacimiento utilizando la mejor información disponible. Si los resultados calculados no corresponden al comportamiento histórico, los datos del modelo deben ser modificados hasta obtener un cotejo satisfactorio entre los resultados computados y el comportamiento observado del yacimiento. Este procedimiento, conocido como “cotejo histórico”, conlleva a una representación matemática del yacimiento, la cual permite predecir su comportamiento futuro sujeto a diferentes esquemas de explotación.

Después de cotejar el comportamiento del yacimiento, se procede a validar el modelo del yacimiento para comprobar si este reproduce el comportamiento de los pozos. Este se realiza simulando los últimos cinco años de historia sin asignar valores a las tasas de producción de petróleo, sino seguir las restricciones impuestas por el sistema de producción. La reproducción satisfactoria de las tasas de petróleo confirmará, que el modelo es adecuado para simular el comportamiento del yacimiento. El flujograma de la Figura 2, muestra el proceso de cotejo histórico para un caso general hipotético de un yacimiento de petróleo con capa de gas y zona de agua. A continuación se discuten los detalles de las diferentes etapas involucradas:

1.- Seleccionar método de solución: Después, de completar la inicialización (Figura 1), se debe correr el modelo por un período de tiempo no mayor de un año, usando los métodos

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