simulaciÓn de yacimientos
TRANSCRIPT
REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN
SUPERIOR
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL RAFAEL MARIA BARALT
CIUDAD OJEDA, EDO- ZULIA
PROGRAMA: ING Y TECNOLOGÍA
PROYECTO: ING DE GAS
Simulación de yacimientos
INTEGRANTES:
MILLAN MARY CI: 24.486.296
MAVARES LEIDY CI: 23.486.296
GUTIERREZ ANGELY CI: 23.882.902
JHOAN MACHO C.I:21.211.795
EMILI RIVERO C.I:21.429.623
JEANNALY DABOIN C.I:21.428.522
ALEXANDER ORDAZ C.I:21.430.385
ANGEL FERNANDEZ C.I:22.860.590
CIUDAD OJEDA, NOVIEMBRE DEL 2013
ESQUEMA
INTRODUCCIÓN.
Simulación de yacimientos
Tipos de simuladores.
Descripción de yacimientos.
Mecánica de los modelos de simulación básica.
Estudios de simulación de yacimientos
Consideraciones de la ingeniería de yacimientos en la simulación
de yacimientos.
CONCLUSIÓN.
INTRODUCCIÓN.
El presente trabajo surge con la necesidad de ampliar nuestros
conocimientos acerca del uso de simuladores en el mundo de la
ingeniería, se define por simulador a un proceso numérico diseñado para
estudiar el comportamiento de cualquier sistema en una computadora a lo
largo del tiempo en base a modelos matemáticos.
Solo un software especializado puede lidiar con los innumerables
modelos matemáticos que describen el flujo de fluidos a través de un
medio poroso es por ello que a continuación estudiaremos más a fondo
los aspectos que caracterizan los simuladores de yacimientos.
DESARROLLO.
SIMULACIÓN DE YACIMIENTOS.
En la actualidad existe una diversidad de simuladores de yacimientos,
los cuales suministran información de gran utilidad a la hora de
caracterizar los yacimientos y obtener esa valiosa información que se
necesita para decidir el mejor método de producción.
TIPOS DE SIMULADORES DE YACIMIENTOS.
Existen diversos tipos de simuladores de yacimientos que se ajustan a
los datos o necesidades requeridas, algunos de estos simuladores son:
Petróleo negro.
Composicionales.
Térmicos.
LA SIMULACIÓN DE PETROLEO NEGRO O BLACK OIL.
Es un modelo de flujo de fluidos en el cual se asume que existen tres
fases distintas en el reservorio: Petróleo, Agua y Gas.
El agua y el petróleo son inmiscibles no existe intercambio de masa o
cambio de fase entre ellos. Se asume que el gas es soluble en el petróleo,
pero no en el agua.
Los simuladores de reservorios de petróleo negro (black oil) son
capaces de simular sistemas donde están presentes gas, petróleo y agua
en cualquier proporción. Este es el simulador más comúnmente usado en
reservorios de petróleo y la principal suposición es que las composiciones
del petróleo y el gas no cambian significativamente con la depleción.
Se usan tres ecuaciones para expresar la conservación de masa de
los tres componentes (agua, petróleo y gas en cada bloque), no se
considera la solubilidad del gas y el petróleo en el agua ni existencia de
petróleo en la fase gaseosa. La solubilidad del gas en el petróleo es
función de presión, no se considera la existencia de agua en la fase de
gas o petróleo.
La simulación de petróleo negro o black oil, es útil en procesos de
simulación de inyección de agua o gas inmiscible donde no se esperan
cambios en la composición de fluidos. Pueden modelar el flujo de agua,
petróleo y gas tomando en cuenta variaciones de la solubilidad del gas en
el petróleo en función de la presión.
SIMULADOR COMPOSICIONAL.
Involucra en su configuración el uso de una ecuación de estado. De
esta manera se toma en cuenta el comportamiento de las fases de los
fluidos o los cambios en su composición debido a la presión. Con este tipo
de simulador se pueden describir fluidos complejos como condensados y
fluidos volátiles o procesos tales como programas de inyección de gas y
estudios de recuperación secundaria, yacimientos delgados (de poco
espesor) en los cuales se presenten gradientes en la composición debido
a la gravedad, yacimientos con fluidos cercanos al punto de burbuja entre
otros.
A pesar de que este simulador es muy completo y arroja resultados
satisfactorios en una mayoría de los casos, hay yacimientos en los que
utilizar otros simuladores es lo más adecuado.
SIMULADOR TÉRMICO.
Éste incorpora a los simuladores composicionales ecuaciones de
energía y es especialmente útil para procesos de recuperación térmica o
inyección de vapor. Una razón para utilizar este tipo de simulador se
evidencia cuando el fluido sufre cambios importantes en su temperatura lo
que causa una modificación tanto en su viscosidad como en su densidad.
Esto altera significativamente el comportamiento de los fluidos y debe ser
tomado en cuenta en la simulación.
DESCRIPCIÓN DEL YACIMIENTO
Uno de los propósitos de la industria petrolera es en particular
determinar las propiedades petrofísicas de los yacimientos para lograr
una buena descripción de los mismos. Los yacimientos presentan
variaciones complejas de continuidad, especialmente en sus propiedades
relativas al espacio poroso (porosidad, permeabilidad, etc.). Estas
variaciones reflejan el proceso de depósito original y los cambios
diagenéticos y tectónicos consecuentes y su grado de complejidad puede
provocar que los modelos sencillos sean inadecuados para predecir el
rendimiento del yacimiento y para diseñar un esquema de administración
de la producción del campo que optimice el rendimiento. Se ha vuelto más
claro para los ingenieros petroleros que la optimización del rendimiento
depende de manera crucial de la calidad de la descripción del yacimiento.
Una clave para una buena descripción es la utilización e integración
máximas de los datos de todas las fuentes posibles, ya que ninguna
fuente de datos por sí sola puede proporcionar una descripción completa
del yacimiento. Cada fuente de datos está sujeta a limitaciones y errores.
Sin embargo, se puede obtener cierta sinergia a partir de la incorporación
inteligente de todos los datos existentes.
La metodología de caracterización se desarrolla en dos etapas; una
etapa de caracterización estática y otra de caracterización dinámica. En la
primera se define las características físicas del volumen de roca a
condiciones estáticas, mientras que en la segunda se describe la
interacción de los fluidos dentro del volumen de roca a condiciones
dinámicas. El uso simuladores permite estudiar la mayoría de los tipos de
fluidos de yacimientos y procesos de recuperación.
Modelo estático: En esta etapa se define la geometría del yacimiento y
se describen los parámetros petrofísicos; para comprender en términos
físicos y geológicos el sistema de acumulación de hidrocarburos.
Los datos de entrada estáticos para la descripción del yacimiento
provienen de modelos:
Geológico
Estratigráfico Estructural
Caracterización de Fracturas
Petrofísico
Geoestadístico.
Modelamiento Geológico:
Comprende el análisis de la estratigrafía, la geología estructural y la
caracterización de fracturas entre otros.
Modelamiento Estratigráfico:
Descripción macroscópica y microscópica (Petrografía), a nivel de
núcleos de pozos y de afloramientos, de cada una de las facies para
determinar paleo-ambientes de depositación de las formaciones
presentes en un yacimiento.
Interpretación de registros de pozo, registros de imágen y espectrales.
Estratigrafía de secuencias y descripción de corazones para generar
una curva de valores categóricos que refleje la litología observada en los
intervalos corazonados.
Emplear lógica difusa para desarrollar un modelo litológico a partir de
las curvas de registros seleccionadas para este fin.
Modelamiento Estructural:
Establecer las características y determinar las diferentes estructuras a
nivel regional y local dentro de un yacimiento.
Definición de un modelo ajustado lo mejor posible a la geometría de
las fallas, los marcadores de pozo y los horizontes interpretados.
Seguimiento desde el principio del proceso de construcción del modelo
estructural, controlando las restricciones provenientes de las limitaciones
numéricas y geométricas de los simuladores.
Caracterización de Fracturas:
Observación detallada tanto a nivel macroscópico y microscópico de
cada atributo de las fracturas como es apertura, espaciamiento,
orientación espacial, densidad, longitud, tipo de relleno e historia
diagenética., con el fin de generar un modelo del sistema fracturado
presente en el yacimiento que servirá para alimentar el modelo de
simulación.
Modelamiento Petrofísico: Selección de intervalos potencialmente
productores. Modelo matemático petrofísico general para cada formación
evaluada. Valor promedio y específico (paso) de cada propiedad por
formación o unidad geológica Porosidad, permeabilidad y fluidos. Modelo
litológico integrado con información de corazones, fluidos y pruebas de
producción generación de Mapas de isopropiedades con técnicas
Geoestadísticas.
Modelamiento Geoestadístico:
Comprende el uso de la teoría de probabilidades aplicada a
descripción de la continuidad de las variables geológicas en el espacio. El
modelamiento geoestadístico se realiza con el objetivo de proporcionar la
más cercana representación de la heterogeneidad geológica dentro de las
principales unidades de un yacimiento. Definición de Cuerpos
Sedimentarios (litounidades) Modelo Estratigráfico Conceptual (registro
litológico por pozo) Modelamiento Litoestratigráfico: Análisis
Geoestadístico de, Simulación Petrofísica.
Modelo dinámico:
Esta etapa analiza la interacción dinámica roca-fluido del yacimiento; el
propósito fundamental es desarrollar metodologías que permitan
comprender de una manera integral como se desplazan los fluidos en el
sistema poroso (roca). Tales parámetros servirán para alimentar los
modelos de simulación numérica de yacimientos.
PVT Fluidos.
Curvas de Permeabilidad Relativa.
Datos de Producción.
Presiones Capilares.
Pruebas de Presión.
Mecánica de los modelos de simulación básica
Modelos de simulación
La experimentación puede ser un trabajo de campo o de laboratorio. El
modelo de método usado para la simulación seria teórico, conceptual o
sistémico.
Después de confirmar la hipótesis podemos ya diseñar un teorema.
Finalmente si este es admitido puede convertirse en una teoría o en una
ley.
Modelo teórico
El modelo teórico debe contener los elementos que se precisen para la
simulación. Un ejemplo con trabajo de laboratorio es un programa de
estadística con ordenador que genere números aleatorios y que contenga
los estadísticos de la media y sus diferentes versiones: cuadrática-
aritmética-geométrica-armónica. Además debe ser capaz de determinar la
normalidad en términos de probabilidad de las series generadas. La
hipótesis de trabajo es que la media y sus versiones también determinan
la normalidad de las series. Es un trabajo experimental de laboratorio. Si
es cierta la hipótesis podemos establecer la secuencia teorema, teoría,
ley. Es el modelo principal de todo una investigación científica, gracias a
ello podemos definir o concluir la hipótesis, las predicciones, etc.
Modelo conceptual
El modelo conceptual desea establecer por un cuestionario y con
trabajo de campo, la importancia de la discriminación o rechazo en una
colectividad y hacerlo por medio de un cuestionario en forma de una
simulación con una escala de actitud. Después de ver si la población es
representativa o adecuada, ahora la simulación es la aplicación del
cuestionario y el modelo es el cuestionario para confirmar o rechazar la
hipótesis de si existe discriminación en la población y hacia qué grupo de
personas y en que cuestiones. Gran parte de las simulaciones son de
este tipo con modelos conceptuales.
Modelo Sistémico
El modelo sistémico se construye utilizando como metodología la
Dinámica de sistemas. Se simula el sistema social en una de sus
representaciones totales. El análisis de sistemas es una representación
total. Un plan de desarrollo en el segmento de transportes con un modelo
de ecología humana, por ejemplo. El énfasis en la teoría general de
sistemas es lo adecuado en este tipo de simulaciones. Este método, que
es para un Sistema complejo, es sumamente abstracto, no se limita a la
descripción del sistema, sino que debe incluir en la simulación las
entradas y salidas de energía y procesos de homeostasis, autopoiesis y
retroalimentación.
Tanto el programa de estadística, como la escala de actitud, como el
sistema total, son perfectas simulaciones de la realidad y modelizan todos
los elementos en sus respectivas hipótesis de trabajo. Son también un
microclima y el ambiente o el escenario en los procesos de
simulación/experimentación. Otras propiedades que deben contener las
simulaciones es que sean repetibles indefinidamente. Que eviten el efecto
de aprendizaje que incita al encuestador a rellenar él mismo los
cuestionarios y que se podrá evitar con algún control, que sean flexibles o
mejorables y que no sea invasivo o cambiar la población de las muestras
sucesivas.
INGENIERÍA DE YACIMIENTOS.
La Ingeniería de Yacimientos es un área de la petrología encargada
del estudio de los sistemas roca-fluido que forman las reservas de
petróleo o gas y sus propiedades, en relación con la cantidad y la
maximización en su extracción.
Funciones.
La cuantificación de estas reservas es una de las principales funciones
de esta ingeniería, debido a que de la precisión de los cálculos de
volúmenes de petróleo o gas en un yacimiento dependerá el desarrollo de
un plan de explotación rentable económicamente.
El ingeniero de yacimientos es un experto en el estudio de las
propiedades intensivas y extensivas del sistema roca-fluido, que aplica
para su análisis todo tipo de recursos técnicos y científicos, como
modelos informáticos, métodos numéricos y matemáticos, y conceptos
físicos y químicos. Debe determinar los métodos más adecuados para la
extracción de los fluidos.
Estudios de simulación de yacimientos
Con el paso del tiempo, la informática y el uso de las computadoras se
han vuelto más populares en casi todos los campos del conocimiento.
Son muchas las actividades que dependen directamente de la exactitud y
velocidad en los cálculos que sólo una computadora puede ofrecer. Son
incontables las aplicaciones que la informática tiene dentro del mundo de
la ingeniería. En este sentido, es posible afirmar que la Ingeniería de
Petróleo depende completamente de herramientas computacionales en la
mayoría de sus actividades. La simulación de yacimientos es una de ellas.
La simulación de yacimientos se encarga de predecir el comportamiento
de los fluidos a través de un medio poroso como lo es un yacimiento de
hidrocarburos. Mediante software especializado llamados simuladores, los
ingenieros son capaces de estimar cuán productivo puede ser un
yacimiento tomando en cuenta numerosos escenarios como colocación
de nuevos pozos productores e inyectores y estimulación de los mismos
entre otros.
Los programas de simulación deben ser capaces de contabilizar la
cantidad de fluidos que entran y salen del yacimiento, la facilidad con que
se mueven a través de una roca porosa y sus cambios de composición
con respecto a las variaciones de presión y temperatura. Los simuladores
convencionales se basan en tres conceptos básicos: conservación de la
masa, comportamiento de las fases de fluidos isotérmicos y paso de un
fluido a través de un medio poroso (usando la aproximación de Darcy).
Los simuladores térmicos (usados comúnmente para yacimientos de
petróleo pesado) toman en cuenta la conservación de energía además de
los parámetros expuestos anteriormente. De esta manera es posible
simular el cambio de temperatura en el yacimiento.
Uno de los simuladores más conocidos es ECLIPSE. Este simulador
fue desarrollado por ECL (Exploration Consultants Limited) aunque
actualmente es manejado, comercializado y desarrollado por SIS
(Geoquest), una división de Schlumberger. Por más de 25 años este
simulador ha sido el punto de referencia para otros softwares de
simulación. Existen básicamente tres divisiones dentro de ECLIPSE:
BlackOil, Compositional y Thermal. Cada uno de estos programas toma
en cuenta distintas suposiciones a la hora de modelar el comportamiento
de los fluidos en el yacimiento. El ingeniero de yacimientos debe decidir
qué tipo de modelo es compatible con el yacimiento.
Es imposible imaginar el diseño de explotación de un campo petrolero
sin el uso de una herramienta computacional. Sólo un software
especializado puede lidiar con los innumerables modelos matemáticos
que describen el flujo de los fluidos en cada punto del yacimiento. No hay
mente humana capaz de resolver en cuestión de segundos las
ecuaciones que genera cada pequeño cambio en las condiciones iniciales
del escenario a estudiar. Sin embargo, no existe simulador capaz de
tomar una decisión; por ahora, son sólo eso: “simuladores”,
pronosticadores confiables, en la mayoría de los casos, de lo que puede
pasar en la realidad. Siempre será necesaria la experiencia, habilidad e
ingenio de una mente humana a la hora de decidir entre múltiples
opciones la más rentable, la más precisa, la más eficaz.
CONCLUSION.
Finalizada la investigación cabe destacar la importancia del uso de
simuladores para la descripción de yacimientos ya que de esta depende
el buen funcionamiento y producción del mismo, también podemos
resaltar que existes numerosos tipos de simuladores con especificaciones
diferentes pero todos de gran ayuda, algunas ventajas que podríamos
mencionar es que los programas de simulación deben ser capaces de
contabilizar la cantidad de fluidos que entran y salen de un yacimiento ,la
facilidad con la que se mueven a través de una roca porosa y sus
cambios de composición con respecto a las variaciones de presión y
temperatura, sin embargo no existe simulador capaz de tomar decisiones
por ahora, son solo eso, simuladores, pronosticadores confiables en la
mayoría de los casos, siempre será necesaria la experiencia, habilidad e
ingenio de una mente humana.