el modelado de secundarias avanzadas necesidades y posibilidades estado del arte y enfoques...
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El Modelado de Secundarias Avanzadas
Necesidades y Posibilidades
Estado del Arte y Enfoques Alternativos
Definición Arbitraria
Se habla de “Yacimientos Maduros” en Se habla de “Yacimientos Maduros” en general o de “Secundarias Avanzadas” en general o de “Secundarias Avanzadas” en particular, cuando no se puede seguir particular, cuando no se puede seguir haciendo “Más de lo Mismo”haciendo “Más de lo Mismo” A partir de ese momento se dejan de A partir de ese momento se dejan de
hacer “ampliaciones” directas y se hacer “ampliaciones” directas y se comienzan a tomar medidas “correctivas” comienzan a tomar medidas “correctivas” o “reactivas”o “reactivas”
Se hace más difícil imponer “nuestra Se hace más difícil imponer “nuestra voluntad” al reservoriovoluntad” al reservorio
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Conceptos Primarios
El desplazamiento multifásico se modela con El desplazamiento multifásico se modela con curvas de Permeabilidades Relativascurvas de Permeabilidades Relativas
Los sistemas heterogéneos pueden modelarse Los sistemas heterogéneos pueden modelarse con sistemas homogéneos “Equivalentes”con sistemas homogéneos “Equivalentes”
El Petróleo se desplaza hacia donde lo empuja El Petróleo se desplaza hacia donde lo empuja el agua inyectadael agua inyectada
Más rápido se inyecta, más rápido se produceMás rápido se inyecta, más rápido se produce El agua se “canaliza” por las zonas más El agua se “canaliza” por las zonas más
permeablespermeables
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L. Dake. “ The Practice ...”
““Las Las curvas de permeabilidad relativa parecen haber sido tratadas siempre con parecen haber sido tratadas siempre con gran veneración a lo largo de la historia a lo largo de la historia de la ingeniería de reservorios”de la ingeniería de reservorios”
““Se asume que estas curvas son Se asume que estas curvas son intrínsecamente correctas y toda la y toda la teoría y la práctica se ha ensamblado teoría y la práctica se ha ensamblado para acomodarse a esta visión para acomodarse a esta visión generalizada”generalizada”
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W. Rose - SPE 57442 - 1999. ““De una u otra forma, y actualmente por casi una De una u otra forma, y actualmente por casi una
centuria, la voluminosa literatura sobre este tema ha centuria, la voluminosa literatura sobre este tema ha
sido notoriamente influenciada por la sido notoriamente influenciada por la cambiante interpretación del significado y aplicabilidad del del significado y aplicabilidad del
concepto de permeabilidad relativa que concepto de permeabilidad relativa que continúa causando perplejidad pese a su difundido empleo” pese a su difundido empleo”
““... el foco de ... el foco de mayor importancia tiene que estar tiene que estar
relacionado a relacionado a cómo medir y aplicar los datos de los datos de permeabilidad relativa cuando se emprenden estudios permeabilidad relativa cuando se emprenden estudios de simulación de los procesos de transporte en de simulación de los procesos de transporte en reservorio”reservorio”
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Pero… Pero… ¿Por qué se llega a esta ¿Por qué se llega a esta
situación?situación?
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Buckley & Leverett. “Mechanism of Fluid Displacement ...” Trans AIME 1942 p. 107
““En ausencia de efectos capilares y gravitatorios, fw - para una dada , fw - para una dada arena y juego de fluidos - varía sólo arena y juego de fluidos - varía sólo ligeramente con factores diferentes a ligeramente con factores diferentes a Sw…”Sw…”
En este supuesto se basa el empleo de En este supuesto se basa el empleo de las curvas de las curvas de Permeabilidad Relativa y la curva asociada de Flujo Fraccionaly la curva asociada de Flujo Fraccional
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Necesidades y Posibilidades Necesidad: Modelar la : Modelar la producción de de
fluidos en función de los balances fluidos en función de los balances Inyección-Producción y del tiempo, Inyección-Producción y del tiempo, para sistemas tridimensionales y heterogéneos, bajo el cambiante equilibrio de fuerzas, , en diferentes partes de la estructuraen diferentes partes de la estructura
Posibilidad: Con las curvas : Con las curvas KR se modela se modela la capacidad de la capacidad de conducción de fluidos en de fluidos en función de la Sw en cada punto, para función de la Sw en cada punto, para sistemas lineales y homogéneos, en ausencia de fuerzas capilares y gravitatorias
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Resultado Hasta Hoy
Medición de más y más curvas KR para Medición de más y más curvas KR para mejorar la descripción posiblemejorar la descripción posible
Simulación Numérica con más y más celdasSimulación Numérica con más y más celdas Al reservorio se lo trata fundamentalmente Al reservorio se lo trata fundamentalmente
como un ente “matemático”. Se “fuerza” a como un ente “matemático”. Se “fuerza” a la física a responder a las la física a responder a las herramientas matemáticas disponibles
En resumen: En resumen: ¡Más y más de lo mismo!
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Siguiendo el ejemplo de W. Rose (I) 1988 - "1988 - "Método de Ajuste Numérico para la Obtención de Método de Ajuste Numérico para la Obtención de
curvas de Permeabilidad Relativa a partir de experiencias de curvas de Permeabilidad Relativa a partir de experiencias de desplazamiento a presión constantedesplazamiento a presión constante". Simposio de Producción ". Simposio de Producción de Hidrocarburos. IAPG -Barilochede Hidrocarburos. IAPG -Bariloche
¡Puras Matemáticas! 1998 - "1998 - "Relative Permeability Curves: The Influence of Flow Relative Permeability Curves: The Influence of Flow
Direction and Heterogeneities. Dependence of End Point Direction and Heterogeneities. Dependence of End Point Saturations on Displacement MechanismsSaturations on Displacement Mechanisms". SPE 39657 – Tulsa". SPE 39657 – Tulsa Primeras “anomalías” físicas
1999 - "1999 - "Pseudo Relative Permeability Functions. Limitations in Pseudo Relative Permeability Functions. Limitations in the Use of thr Frontal Advance Theory for 2-Dimensional the Use of thr Frontal Advance Theory for 2-Dimensional SystemsSystems". SPE 54004 - LACPEC –Caracas". SPE 54004 - LACPEC –Caracas Primeras “anomalías” teóricas
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Siguiendo el ejemplo de W. Rose (II) 20012001 - "Scaling Up of Laboratory Relative Permeability Curves. An - "Scaling Up of Laboratory Relative Permeability Curves. An
Advantageous Approach Based on Realistic Average Water Saturations", Advantageous Approach Based on Realistic Average Water Saturations", SPE 69394 – LACPEC – Buenos AiresSPE 69394 – LACPEC – Buenos Aires
“Parche” exitoso: Reemplazo de KR por curvas de : Reemplazo de KR por curvas de producción en función de Sw media… producción en función de Sw media… ¡en medios lineales homogéneos!
20032003 - "Upscaling of Relative Permeability Curves for Reservoir - "Upscaling of Relative Permeability Curves for Reservoir Simulation: An Extension to Areal Simulations Based on Realistic Simulation: An Extension to Areal Simulations Based on Realistic Average Water Saturations", SPE 81038 – LACPEC – TrinidadAverage Water Saturations", SPE 81038 – LACPEC – Trinidad
Fracaso en la extensión del “parche” a geometrías a geometrías bidimensionales homogéneasbidimensionales homogéneas
20042004 - Libro “ - Libro “MOVIMIENTO DE FLUIDOS en reservorios de en reservorios de hidrocarburos”hidrocarburos”
Planteo del problema general
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Mi “Solución” en 2004
Medir Medir puntos extremos bajo todos los mecanismos bajo todos los mecanismos de desplazamientos previstos de desplazamientos previstos
Construir las curvas de modelado teniendo en teniendo en cuenta, geometría de celdas, ubicación, equilibrio cuenta, geometría de celdas, ubicación, equilibrio de fuerzas, heterogeneidad e historia de de fuerzas, heterogeneidad e historia de saturacionessaturaciones
Aumentar el grillado vertical a expensas del Aumentar el grillado vertical a expensas del horizontalhorizontal
Muchas menos celdas pero Muchas menos celdas pero …¡Una curva para cada cara de cada celda!
¡DEMASIADO COMPLEJO!12
Alternativas de Modelado
1. Simulación Numérica convencional, , basada en curvas KR que no modelan basada en curvas KR que no modelan adecuadamente la física del desplazamiento adecuadamente la física del desplazamiento pero aproximan la realidad pero aproximan la realidad en base a potencia de cálculo
2.2. Usar los mismos principios pero Usar los mismos principios pero disminuyendo el número de celdas y disminuyendo el número de celdas y agregando una descripción física más adecuada (pero más compleja)
3. ¿Hay otras Alternativas?13
Mi Planteo Hoy Modelado físico: Cada parámetro o algoritmo debe tener Modelado físico: Cada parámetro o algoritmo debe tener
un un correlato geológico o físico Tratar de Tratar de evitar los “grillados” de detalle, cuando se los los “grillados” de detalle, cuando se los
emplea sólo como emplea sólo como herramientas matemáticas Anclar el modelado en los puntos que tienen historia de Anclar el modelado en los puntos que tienen historia de
Inyección/Producción (los pozos)Inyección/Producción (los pozos) No tomar la No tomar la historia de producción como una curva como una curva
descriptiva sino como una descriptiva sino como una curva informativa Cada cambio de tendencia debe tener una Cada cambio de tendencia debe tener una
interpretación física Usar Usar el reservorio como laboratorio de excelencia
En el laboratorio convencional: PB, heterogeneidad, En el laboratorio convencional: PB, heterogeneidad, PE, fuerzas capilares, mojabilidad…PE, fuerzas capilares, mojabilidad…
En el reservorio: Equilibrio de fuerzas (generar y En el reservorio: Equilibrio de fuerzas (generar y estudiar los transitorios), trazadores, …estudiar los transitorios), trazadores, …
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Ejemplo
Desplazamiento de laboratorio en una Desplazamiento de laboratorio en una celda bidimensional, heterogénea, a caudales variables y con efectos y con efectos comparables de fuerzas “viscosas” y comparables de fuerzas “viscosas” y “capilares”“capilares”
Se trata de un escenario mucho más Se trata de un escenario mucho más complejo que el analizado (sin éxito) complejo que el analizado (sin éxito) en 2003en 2003
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Medio Homogéneo K=10
Canal de alta Permeabilidad
K=100
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Modelo Empleado
Celda “homogénea” con un canal de alta permeabilidad
Caudal Variable
Un Inyector
Un Productor
Fuerzas “viscosas” y Fuerzas Capilares
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Resultado Experimental
10
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30
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- 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000T iempo [s eg ]
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in]
fw experim
C audal
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Metodología de Modelado y Ajuste
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
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0 20 40 60 80 100
K rw
K ro
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0.9
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K rw
K ro
5
20 35 50 65 80
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Pro
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n [
%P
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F actor de F orma w
F actor de F orma o
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Cau
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[cm
3/m
in]
fw experimfw calcC audal
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Resumen En el ejemplo se tomó toda el área cómo En el ejemplo se tomó toda el área cómo un único
bloque con propiedades globales de; de; Capacidad de flujo (Capacidad de flujo (KR)) Heterogeneidades (Heterogeneidades (canales)) Factores geométricos (Factores geométricos (forma del área de drenaje) del área de drenaje) Efectos capilares (dependientes del intervalo de tiempo y del petróleo (dependientes del intervalo de tiempo y del petróleo
remanente)remanente) Cambiando los factores de mezcla Cambiando los factores de mezcla se pudo
reproducir una compleja historia de producción El El análisis inverso permitiría deducir las propiedades permitiría deducir las propiedades
del área de drenaje a partir de los ajustes y realizar del área de drenaje a partir de los ajustes y realizar pronósticos fiables ante cambios futurosante cambios futuros
Falta incluir efectos gravitatorios, cambios de efectos gravitatorios, cambios de Patterns (inversiones, pozos “in fill”), producción Patterns (inversiones, pozos “in fill”), producción multicapa, etc. multicapa, etc.
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Las “Celdas” Reales
Cada celda con sus propios coeficientes de mezcla para los diferentes algoritmos
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Flujo de Trabajo Actual
KR
Mediciones de Laboratorio
Modelo Geológico: Rock Types
Historia de Producción
Las curvas KR son una variable clave para el ajuste de SN
Pero… estas curvas, no se respaldan con un modelo físico (geológico)
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Flujo de Trabajo Propuesto
Capacidad de Producción
Mediciones de Laboratorio. PE, Pc,
Heterog., Mojab.
Modelo Geológico
(Estático)
Historia de Producción
Estrategia de Explotación
POIS, VPI, Tiempo
Trazadores
Modelo Dinámico (Mec. de Desplazamiento /
Equil. de Fuerzas)
Medición de Transitorios de Corte de Agua
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Revisando los Conceptos Primarios
El desplazamiento multifásico se modela con curvas de Permeabilidades Relativas
Los sistemas heterogéneos pueden modelarse con sistemas homogéneos “Equivalentes”
El Petróleo se desplaza hacia donde lo empuja el agua inyectada
Más rápido se inyecta, más rápido se produce
El agua se “canaliza” por las zonas más permeables
Ninguna curva que modele la capacidad de producción únicamente como función de la Sw puede describir correctamente desplazamientos multifásicos en sistemas reales tridimensionales y heterogéneos
Ninguna curva que modele la capacidad de producción únicamente como función de la Sw puede describir correctamente desplazamientos multifásicos en sistemas reales tridimensionales y heterogéneos
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Revisando los Conceptos Primarios
El desplazamiento multifásico se modela con curvas de Permeabilidades Relativas
Los sistemas heterogéneos pueden modelarse con sistemas homogéneos “Equivalentes”
El Petróleo se desplaza hacia donde lo empuja el agua inyectada
Más rápido se inyecta, más rápido se produce
El agua se “canaliza” por las zonas más permeables
Ninguna curva que modele la capacidad de producción únicamente como función de la Sw puede describir correctamente desplazamientos multifásicos en sistemas reales tridimensionales y heterogéneos
Los sistemas homogéneos no pueden modelar muchas de las características de los sistemas heterogéneos
Los sistemas homogéneos no pueden modelar muchas de las características de los sistemas heterogéneos
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Revisando los Conceptos Primarios
El desplazamiento multifásico se modela con curvas de Permeabilidades Relativas
Los sistemas heterogéneos pueden modelarse con sistemas homogéneos “Equivalentes”
El Petróleo se desplaza hacia donde lo empuja el agua inyectada
Más rápido se inyecta, más rápido se produce
El agua se “canaliza” por las zonas más permeables
Ninguna curva que modele la capacidad de producción únicamente como función de la Sw puede describir correctamente desplazamientos multifásicos en sistemas reales tridimensionales y heterogéneos
Las fuerzas “viscosas” no siempre trabajan en el mismo sentido que las fuerzas espontáneas. El petróleo puede reacomodarse por efectos capilares y gravitatorios
Las fuerzas “viscosas” no siempre trabajan en el mismo sentido que las fuerzas espontáneas. El petróleo puede reacomodarse por efectos capilares y gravitatorios
Los sistemas homogéneos no pueden modelar muchas de las características de los sistemas heterogéneos
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Revisando los Conceptos Primarios
El desplazamiento multifásico se modela con curvas de Permeabilidades Relativas
Los sistemas heterogéneos pueden modelarse con sistemas homogéneos “Equivalentes”
El Petróleo se desplaza hacia donde lo empuja el agua inyectada
Más rápido se inyecta, más rápido se produce
El agua se “canaliza” por las zonas más permeables
Ninguna curva que modele la capacidad de producción únicamente como función de la Sw puede describir correctamente desplazamientos multifásicos en sistemas reales tridimensionales y heterogéneos
Los sistemas homogéneos no pueden modelar muchas de las
características de los sistemas heterogéneos
Las fuerzas “viscosas” no siempre trabajan en el mismo sentido que las fuerzas espontáneas. El petróleo puede reacomodarse por efectos capilares y gravitatorios
En secundarias avanzadas existe un caudal óptimo de Inyección/Producción
En secundarias avanzadas existe un caudal óptimo de Inyección/Producción
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Revisando los Conceptos Primarios
El desplazamiento multifásico se modela con curvas de Permeabilidades Relativas
Los sistemas heterogéneos pueden modelarse con sistemas homogéneos “Equivalentes”
El Petróleo se desplaza hacia donde lo empuja el agua inyectada
Más rápido se inyecta, más rápido se produce
El agua se “canaliza” por las zonas más permeables
Ninguna curva que modele la capacidad de producción únicamente como función de la Sw puede describir correctamente desplazamientos multifásicos en sistemas reales tridimensionales y heterogéneos
Los sistemas homogéneos no pueden modelar muchas de las
características de los sistemas heterogéneos
Las fuerzas “viscosas” no siempre trabajan en el mismo sentido que las fuerzas espontáneas. El petróleo puede reacomodarse por efectos capilares y gravitatorios
En secundarias avanzadas existe un Caudal óptimo de Inyección/ProducciónLos canales de alta permeabilidad pueden favorecer
la acción de las fuerzas capilares, aumentando la velocidad de recuperación de petróleo
Los canales de alta permeabilidad pueden favorecer la acción de las fuerzas capilares, aumentando la velocidad de recuperación de petróleo
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Conclusiones Podrían Podrían reemplazarse los millones de celdas
de la SN actual por el modelado directo de los actual por el modelado directo de los pozos usando algoritmos simples pozos usando algoritmos simples
La La solución analítica permitiría la permitiría la interacción directa del “History Matching”con el modelado físico y geológico de la trampade la trampa La solución de cada pozo individual y del conjunto La solución de cada pozo individual y del conjunto
debe ser compatible con el modelo estático debe ser compatible con el modelo estático
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Marcelo Crotti – Inlab S.A. Congreso de Producción Salta – Mayo 2010
El Modelado de Secundarias Avanzadas
Necesidades y Posibilidades
Estado del Arte y Enfoques Alternativos
MUCHAS GRACIAS MUCHAS DUDAS
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