Introducción
El objetivo central de la ingeniería de
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yacimientos es tratar de predecir las tasas de
producción de los pozos, con el objetivo de
hacer una estimación de las reservas del
yacimiento.
Un estudio de simulación demanda el manejo y
análisis de datos que dependen de varias
disciplinas; Geología, Petrofísica, Yacimientos y
Producción.
Es importante destacar que la simulación de
yacimientos es mucho mas relevante para casos
de estudios de complejos de yacimientos.
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Introducción
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La simulación del comportamiento de un yacimiento
petrolero, se refiere a la construcción y operación de un
modelo, el cual supone la apariencia real del
comportamiento del yacimiento. El modelo como tal
puede ser físico (modelado de laboratorio) o
matemático.
Aunque el modelo como tal, obviamente esté lejos de la
realidad del petróleo y el gas del campo, el
comportamiento de un modelo valido simula ese
comportamiento del campo.
El propósito de la simulación, es estimar el desarrollo
del campo bajo una variedad de esquemas de
producción. El modelo desarrollado bajo distintas
condiciones de producción, ayuda a la selección de un
conjunto optimo de condiciones de producción para el
yacimiento.
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Simulación de Yacimientos…
La simulación de yacimientos es la forma de
modelaje numérico el cual es usado para
interpretar y cuantificar fenómenos físicos, con
la habilidad de extender sus resultados a la
predicción del posible comportamiento futuro de
los yacimientos. El proceso incluye la división del
yacimiento en una serie de unidades discretas en
tres dimensiones y el modelaje de la evolución de
las propiedades del yacimiento y los fluidos a
través del tiempo y el espacio por medio de una
serie de pasos discretos.
La ecuación que modela el flujo a través de cada
celda y paso del tiempo es una combinación de la
ley de Darcy y la ecuación de Balance de
Materiales.
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Simulación de Yacimientos…
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Simulación, es la posibilidad de imitar problemas
reales y permitir el análisis de estos a medida que
varían las condiciones del entorno.
La simulación nace en el instante en el cual las
ecuaciones no son capaces de adaptarse a un
modelo real.
La simulación de yacimientos combina la física,
matemática, ingeniería de reservorios y
programación de computadoras para desarrollar una
herramienta para predecir el comportamiento de un
reservorio de hidrocarburos bajo varias condiciones
operacionales.
El objetivo de la simulación es básicamente el
comportamiento de un sistema en presencia de
diversas situaciones.
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Porque Simular…
. Predecir el cashflow e impacto en la compañía
. Administrar el reservorio: Coordinar el manejo de las
actividades del reservorio
. Evaluar el comportamiento del proyecto
. Modelar la sensibilidad de los datos estimados
. Determinar la necesidad de nuevos datos
. Estimar la vida de proyecto
. Predecir la recuperación frente al tiempo
. Comparar los diferentes procesos de recuperación
. Elaborar el plan de desarrollo y cambios
operacionales
. Seleccionar y optimizar el diseño del proyecto
. Maximizar la recuperación económica.
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Que es la Simulación de Yacimientos
- Una mezcla de: Ingeniería, Física, Química, Matemáticas,
Análisis Numérico, Programación de computadoras, y
Experiencia y practica en ingeniería.
- Técnica poderosa para la administración de reservorios: Para
predecir el comportamiento del reservorio bajo una variedad de
condiciones operacionales. Estas predicciones pueden
resolver el diseño, los problemas de operación y solucionar los
problemas durante toda la vida del reservorio.
- Un simulador numérico de reservorio: Un programa de
computación (o suite) que soluciona las ecuaciones para el flujo
de calor y masa en un medio poroso, sujeto a las condiciones
iniciales del contorno.
- El Numero y tipo de ecuaciones para la solución, que depende
de: Características geológicas del reservorio, características
de los fluidos insitu y Procesos de recuperación que serán
modelados.
- Dos partes claves: Algoritmo y programa de computación.
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Que es la Simulación de Yacimientos…
Conceptos:
- Tener una fotografía del reservorio
- Colocar en esta fotografía un sistema de grilla
- Escribir el balance de masa para cada bloque de la
cuadricula
- El software genera un sistema de ecuaciones no
lineales
- A continuación el software “lineariza” estas
ecuaciones y resuelve para las incógnitas.
- El software verifica por la convergencia y se
retroalimenta o intenta nuevamente.
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Objetivos de la Simulación
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• Petróleo Original en sitio
• Almacenamiento de gas
• Esquemas de producción
• Estudios de pozos
• Parámetros económicos
• Optimización de los sistemas petroleros
• Movimiento de fluidos en el reservorio
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Administrar el Reservorio
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Administrar el Reservorio …
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Administrar el Reservorio …
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Administrar el Reservorio …
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Fundamentos de la Simulación
Bases
- Teoría de la simulación numérica
- Planificación de un estudio de simulación
- Adquisición y análisis de los datos
- Propiedades de los fluidos
- Relaciones e interacción de roca y fluidos
- Desarrollo del modelo geológico
- Construcción de la grilla
- Preparación de la historia del campo
- Comparación y verificación de la historia
- Casos de predicción
- Revisión de los modelos de simulación
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Fundamentos de la Simulación
La metodología general de solución
- El yacimiento es dividido en celdas
- Los datos deben ser suministrados para cada
una de las celdas
- Los pozos deben colocarse dentro de las
celdas
- La tasa de producción por pozo requerida es
especificada como función del tiempo
- Las ecuaciones son resueltas para generar la
distribución de saturación y presiones para
cada bloque así como la producción por cada
fase y pozo.
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Fundamentos de la Simulación
Ecuaciones
El proceso total de la simulación,
involucra el ajuste de:
- Visión general del proceso
- Ley de Darcy
- Conservación de la masa
- Flujo de tres fases
- Ecuación de presión
- Ecuación de saturación
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Fundamentos de la Simulación
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Requerimientos de datos de
entrada:
- Descripción del yacimiento
- Propiedades del yacimiento
- Relación de interacción de
fuerzas entre rocas y fluidos
- Datos de los pozos
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Simulación Numérica de Yacimientos
La simulación numérica de yacimientos es la herramienta
matemática y computacional utilizada para: Describir el flujo
de fluidos, Predecir comportamientos y Administrar el
reservorio.
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La simulación numérica es actualmente la herramienta mas
utilizada para estimar reservas de hidrocarburos y
determinar los métodos a usar para optimizar el recobro de
hidrocarburos de un yacimiento. Esta consiste en la
construcción y operación de un modelo numérico, cuyo
comportamiento reproduzca las condiciones del yacimiento.
Para cualquier propósito, un modelo matemático de un
sistema físico es un conjunto de ecuaciones de
conservación de masa y/o energía que describen
adecuadamente los procesos de flujo y comportamiento de
fases que tienen lugar en el yacimiento.
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Simulador Numérico
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Un simulador es un resolvedor de las
ecuaciones que gobiernan el movimiento de
los fluidos dentro del reservorio, por lo que
puede utilizarse para analizar problemas de
producción, tales como la conificación y la
canalización del agua y del gas, la optimización
de gas-lift y el diseño optimo de las tuberías.
IMPORTANTE, los simuladores son
herramientas, por lo que se necesita del
juicio de los ingenieros para la
interpretación de los resultados.
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