Click here to load reader

Capítulo 01 - Fundamento Conceptual

  • View
    4

  • Download
    3

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Fundamentos de la simulación de reservorios

Text of Capítulo 01 - Fundamento Conceptual

CAPTULO 1 - INTRODUCCIN Y GENERALIDADES

INP-053 SIMULACION MATEMATICA DE RESERVORIOS Captulo 1 Fundamentos Conceptuales

CAPTULO 1 - FUNDAMENTOS CONCEPTUALES1.1 ObjetivosLos simuladores numricos de reservorios son usados ampliamente, principalmente porque pueden resolver problemas que no pueden ser resueltos de ninguna otra manera.

La simulacin es la nica manera para describir cuantitativamente el flujo de mltiples fases en un reservorio heterogneo teniendo un plan de produccin determinado no-solo por las propiedades del reservorio, sino tambin por la demanda del mercado, la estrategia de inversin y las regulaciones gubernamentales.

La principal aplicacin de los primeros simuladores fue en estudios de reservorios muy grandes para justificar costosos estudios. La necesidad en aquel tiempo fue hacer prediccin de rendimiento detallada para usarse en la planificacin intermedia y a largo plazo. La simulacin satisfizo con xito esa necesidad en la mayora de los casos y como resultado se estableci como importante herramienta de administracin para la mayora de los reservorios ms grandes.

La confiabilidad de los simuladores modernos y la disponibilidad de computadoras sugiere que la simulacin es prctica para el uso en todos los tamaos de reservorios tanto para la toma de decisiones da a da as como para la planificacin. Sin embargo la simulacin todava no se usa extensivamente para reservorios pequeos y no es usada rutinariamente en operaciones diarias incluso en los reservorios ms grandes.

1.2 Incentivos para la Simulacin de un Reservorio

No se pretende afirmar que la simulacin numrica siempre es el mejor mtodo de anlisis para un problema particular de ingeniera de reservorio. Los mtodos de anlisis que complementan y a veces compiten con la simulacin numrica de reservorios incluyen la prueba de pozos, la observacin del campo, pruebas de laboratorio, pruebas piloto de campo, pruebas de anlisis matemticos y extrapolacin del rendimiento de otros reservorios. Los problemas deberan ser resueltos por un mtodo simple y barato que produzca una respuesta adecuada, los ingenieros de reservorio deberan siempre determinar primero el nivel apropiado de la simplificacin y luego seleccionar el mtodo apropiado de anlisis para evitar sobrecargas tcnicas.

Dos clases de simuladores preceden a los simuladores numricos de reservorios: Los modelos analgicos elctricos y los modelos fsicos a escala (flujo de fluidos). Los modelos analgicos elctricos estn ya fuera de moda, porque cualquier problema que puede resolverse de este modo puede ser manejado ms eficientemente por un simulador numrico. Anteriormente, los modelos fsicos a escala tuvieron varias aplicaciones, ahora, los modelos fsicos son ms costosos, consumen mayor tiempo y son menos flexibles que los simuladores numricos.

La seleccin final del mtodo de anlisis debe estar basada no-solo en el nivel apropiado de simplificacin sino tambin en el costo, tiempo y la aceptabilidad. Durante aos la tendencia para requerimientos de tiempo y costo para estudios de simulador han sido descendentes.Los incentivos del negocio para todas las aplicaciones actuales de simulacin de reservorio caen dentro de una o ms de las siguientes categoras: econmica, credibilidad y confiabilidad, toma de decisiones, negociacin, monitoreo del rendimiento, etc.1.2.1 La EconomaTpicamente, el incentivo principal para la simulacin del reservorio es el incremento de la rentabilidad mediante una mejor administracin del reservorio. Un modelo real de reservorio puede ser una herramienta efectiva para desarrollar planes para nuevos campos, para estimar las necesidades de facilidades, (plataformas, compresin, etc.) y para evaluar los planes para mejorar la productividad de pozos, para incrementar o acelerar la produccin, reducir los costos operativos y mejorar la recuperacin final.

1.2.2 Credibilidad y ConfiabilidadLa credibilidad y confiabilidad, son a menudo los incentivos clave para usar el simulador de reservorio. Cuando se sabe que un programa es matemticamente confiable, los clculos son la base. Cuando se discuten resultados generados por tales programas, uno puede enfocarse en la calidad de los datos de entrada. Si la relacin con una tercera parte (agencia de gobierno, socio, etc.) es importante, la credibilidad del simulador es el factor decisivo para usar la simulacin.

1.2.3 Toma de DecisionesLa simulacin numrica es una herramienta excelente para predecir las consecuencias potenciales de las decisiones de administracin del reservorio. Mientras ninguna prediccin sola pueda ser exacta, las diferencias en la prediccin del rendimiento generadas por simulaciones de estrategias operativas alternativas sern revisadas de modo direccional. Por tanto, las decisiones pueden tomarse racionalmente, compensando experiencia y buen juicio a falta de informacin fsica.

1.2.4 NegociacinLa simulacin se usa frecuentemente por partes individuales involucradas en negociacin de acciones para evaluar el impacto de las varias posiciones de compromiso en la eventual posibilidad de distribucin de reservas recuperables. Pocas veces es la herramienta dominante de negociacin, porque el contrato debe comprender otros temas, por ejemplo descripcin del reservorio y planes de agotamiento. La simulacin, sin embargo, ha sido usada extensivamente en muchas de las mayores negociaciones de acciones en aos recientes.

1.2.5 Monitoreo de RendimientoCuando el flujo en el reservorio es relativamente complejo, puede ser difcil evaluar la calidad de la administracin del reservorio sin un modelo de observacin. Si el modelo incluye todos los datos geolgicos y ssmicos nuevos, por actualizacin del ajuste histrico, puede servir como estndar para juzgar el rendimiento actual y como fuente de informacin del probable rendimiento futuro.

1.3 Ejemplos tiles de la Simulacin Numrica del ReservorioUna abundante literatura describe estudios de reservorios en los cuales la simulacin fue el factor decisivo para alcanzar una meta deseada, ya sea para incrementar los ingresos o para resolver un problema no relacionado a la economa. Algunos estudios tpicos se resumen a continuacin.

1.3.1 Simulacin de Procesos Normales con Simuladores de Petrleo Negro. Los simuladores de Petrleo Negro fueron los primeros desarrollados, son an los ms usados. Estos simuladores pueden modelar el flujo de agua, petrleo y gas y pueden contabilizar la solubilidad del gas en el petrleo dependiente de la presin, pero ellos no pueden modelar los cambios en la composicin de petrleo o gas. Cuando los simuladores modernos de petrleo negro se usan apropiadamente, el usuario puede confiar en que se tendrn respuestas realistas si los datos de entrada son completos y razonablemente exactos. Las primeras versiones de estos simuladores no garantizaban esta confianza, pero los simuladores de petrleo negro actuales son tan confiables que se usan para verificar nuevos mtodos analticos.

1.3.2 Aplicaciones de Modelos de Campo CompletoLos simuladores de petrleo negro que tienen los mejores incentivos econmicos modelan reservorios completos o los segmentos mayores del reservorio. Tales modelos pueden ser aplicados rentablemente a muchos tipos de estudios, tal como modelo de inyeccin de agua de costado, inyeccin de gas, operacin competitiva y unitaria, ubicacin y medicin de pozos de desarrollo. Pueden tambin usarse para estudiar modelos de espaciado de pozos, intervalos de terminacin, caudales de produccin, medicin gas-lift, y otras opciones operativas.

1.3.3 Modelos de Corte Transversal y CilndricosLos modelos de corte transversal y cilndrico (a veces llamados de campo simple, radial, o r-z) son usados para simular segmentos de un reservorio. Los modelos son comnmente usados como entrada para los modelos areales.

Modelos radiales fueron usados en estudios del campo donde la conificacin a pozos individuales tiene un efecto significante en el comportamiento general del reservorio. Un simulador radial capaz de modelar fracturas producidas manualmente fue usado para estudiar la produccin de gas de baja permeabilidad.1.3.4 Simuladores de Propsito Especial

Despus de la aparicin de los simuladores de petrleo negro, se desarrollaron otros programas para resolver problemas que eran matemticamente ms complejos que los problemas del petrleo negro. Hay disponibles simuladores para modelo composicional, termal, y procesos qumicos; que se aplican normalmente en estudios de proyectos EOR.

Los simuladores composicionales pueden modelar el rendimiento de reservorios de petrleo voltil y gas condensado en los cuales las composiciones de las fases varan ampliamente con la presin. Un uso tpico es la optimizacin del reciclaje de gas en la capa de gas o un reservorio de gas condensado.

Los simuladores de procesos termales pueden modelar reciclaje y flujo de vaporSimuladores de procesos qumicos se han desarrollado para inyeccin de polmeros, flujo de surfactante y soluciones alcalinas. Estos mtodos de desplazamiento de petrleo involucran cambios en propiedades de los fluidos complejos y reacciones qumicas

1.4 Planificacin de un Estudio de Simulacin.Un estudio comprensivo puede tomar un ao o ms para completarse y, algunas veces, puede requerir intensas demandas del hardware de computadoras y personal calificado. Estudios menos comprensivos requieren menos recursos pero usualmente deben ser conducidos bajo severas restricciones de tiempo. Ambos tipos de estudios deben seguir planes claros y prcticos para asegurar que ellos proporcionen la informacin correcta al equipo de administracin del reservorio con el detalle apropiado y, sobre todo, a tiempo para ser usada efectivamente.

La mayora de los estudios involucran esencialmente los mismos tipos de actividades, aunque la distribucin del esfuerzo entre las actividades variar de