Introducción a la Simulación Numérica de Yacimientos II

El simulador Eclipse Blackoil es el más usado en el mundo porque simplemente ofrece resultados muy confiables aún en situaciones muy complejas de representar como los son la segregación gravitacional y el PVT variable. Además trabaja tomando en cuenta muchas aplicaciones geológicas y siempre se está innovando.

Como ya se mencionó, básicamente lo que hace cualquier simulador es resilver un modelo matemático. Los datos que se ingresan de propiedades de la roca y de los fluidos son leídos y guardados en un archivo de datos. Luego de esto se verifica que los datos sean consistentes. El siguiente paso es lo básico que hace Blackoil; se calculan las presiones y saturaciones a lo largo del tiempo. Por último, el simulador sólo muestra los resultados que uno le solicita y esta información es mostrada en diversos archivos de salida.

Archivo *.DATA: es el archivo de datos en Eclipse Blackoil, en este debe estar contenida la información necesaria para el cálculo de presiones y saturaciones. El archivo *.DATA está formado por ocho secciones: RUNSPEC, GRID, EDIT, PROPS, REGIONS, SOLUTION, SUMMARY y SCHEDULE. De estas, cinco son obligatorias: RUNSPEC, GRID, PROPS, SOLUTION y SCHEDULE, el resto son opcionales.

En este archivo de datos el nombre de la sección siempre debe estar escrito en mayúscula y en la primera columna (sin dejar márgen). De igual manera se escriben el restos de los keywords (los keywords son palabras claves en los cuales se indican ciertos valores, por ejemplo PORO es un keyword, en el que se guardan los valores de porosidad, entonces en el archivo de datos se coloca:

PORO

20*0.2/

En el que 20 es el número de celdas y 0.2 el valor de la porosidad para todas esas celdas).

• RUNSPEC: en esta sección se encuentran la características generales del modelo. Se utiliza para el dimensionamiento de las variables y establecer la memoria necesaria para llevar a cabo la simulación, en otras palabras prepara al simulador para la corrida. En esta sección se definen las fases presentes en el yacimiento, unidades (de campo, laboratorio o métricas), fechas, título, entre otras y todo los relacionado con el dimensionamiento de la variables porque Eclipse Blackoil (EBO) lee algunas variables como matrices, por ejemplo los PVT. Estos PVT pueden existir para cada región, en caso de que el yacimiento se divida en dos regiones o más, para esto es necesario asignarle un espacio de la memoria a esta variable. Entre los keywords presentes en esta sección son: OIL, GAS, DISGAS, WATER, VAPOIL, TITLE, DIMENS, START, AQUDIMS, WELLDIMS.
• GRID: en esta sección se establece la geometría de la malla y las propiedades de la roca. Se define la porosidad y la permeabilidad en todas las direcciones, la profundidad del modelo, las celdas activas y las inactivas, dimensiones de la malla, número de celdas. Algunos de los keywords pertenecientes a esta sección son: PORO, PERMX, PERMY, PERMZ, RPTGRID (para reportar resultados), entre otras.
• EDIT: esta sección es opcional porque se utiliza para modificar propiedades contenidas en la sección GRID. Generalmente se modifican las transmisibilidades (por la presencia de fallas).
• PROPS: esta sección, al igual que RUNSPEC y GRID, es obligatoria y en ella se definen las propiedades PVT y Roca-Fluido. Entre los keywords de esta sección están: PVTO, PVTG, PDVG, SWOF, SGOF, PVTW, ROCK, etc.
• REGION: es otra sección opcional en la que se subdivide el yacimiento por regiones. Hay que estar pendiente que esto se debe establecer desde un principio en la sección RUNSPEC, porque en caso contrario el simulador va a reportar un error. En esta sección se indica cuales celdas contituyen a cada región. Cada región tiene diferentes propiedades como las PVT, cuando el simulador está leyendo la información PVT en PROPS, la primera tabla que lee será la de la primera región, la segunda será la de la segunda región y así sucesivamente.
• SOLUTION: esta sección es obligatoria y aquí se realiza la inicialización del modelo. Es decir, se le proporciona información al simulador de presiones y saturaciones iniciales de cada celda para resolver el modelo.
• SUMMARY: es una sección opcional y con ella conseguimos los vectores de salida para gráficos. A través de este keyword se le pide al simulador que calcule algo, por ejemplo tasas.
• SCHEDULE: en esta sección se define la información de los pozos y pasos de tiempo, es decir, momentos en los cuales se van a generar los reportes, ubicación, producción, tipo, etc.

Reglas Básicas del Archivo *.DATA:

• Los keywords deben estar escrito en mayúsculas y empezar en la primera columna.
• No puede haber más de 132 caracteres en una línea.
• Los keywords son de 8 caracteres máximo.
• Para escribir un comentario se colocan dos guiones al principo del mismo, o simplemente se colocan después de un slach (/).
• Los keywords pueden tener argumentos o no. OIL es un keyword sin argumento ya que no es necesario colocar más nada, el simulador lo lee y ya sabe que existe esta fase. En cambio, el keyword START es necesario escribir debajo el día, el mes, el año y se termina con un slach; todo esto se llama argumento, cada uno se separa con un espacio y cada uno representa algo. Todos los keywords con argumentos terminan con un /, como mínimo. No importan los espacios entre el último argumento y el primer /.
• Los valores predeterminados son valores por defecto y se pueden identificar con un asterisco (*) o colocando un slach. Por ejemplo: START /, el simulador asume la fecha 1 JAN 1983 por defecto. Pero si sólo se quiere que se asuman por defecto los dos primeros valores y un año distinto al predeterminado, se escribre de la siguiente manera:
• START
  2* 1990/
  

  

Tipos de Archivos de Salida: estos archivos son generados al correr el simulador.

Según tipo de archivo:

• Formateado: son los que la gente común puede entender porque está escrito en código ASCII, el keyword correspondiente para generar este archivo es FMTOUT, es de gran tamaño y se puede leer en un editor de texto.
• No formateado: generalmente no se entiende porque está escrito en código binario, no se puede leer en un editor de texto y es de tamaño pequeño.

Según tipo de contenido:

• Unificado: su keyword es UNIFOUT y se llama así porque un solo archivo contiene todos los informes en tiempo. Su ventaja es que el número de informes es ilimitado y su desventaja es que los informes indeseados no pueden ser eliminados.
• Múltiple: a diferencia del anterior, este genera un archivo para informe en tiempo y su ventaja y desventaja son opuestas, es decir, máximo 9999 informes pero los archivos indeseados sí se pueden eliminar.

Archivos de Salida:

• Print File: contiene TODA la información d ela simulación, siempre y cuando el usuario la pida. Los principales keywords son: RPTGRID, RPTPROPS, RPTSOL...
• Init File: contiene propiedades iniciales del grid, propiedades de la roca y fluido usado para visualizar en 3D. El keyword es INIT.
• Geometry File: contiene la geometría estructural de la malla, utilizada para ver en 2D y 3D. Su keyword es GRIDFILE.
• Summary: se utiliza para crear gráficos.

Por otra parte existen keywords que se puede colocar en cualquier sección como INCLUDE (para cargar un archivo externo), ECHO (para mostrar la escritura de un keyword en el archivo *.PRT), NO ECHO (para suprimir la escritura de un keyword en el archivo .*PRT, generalmente se usa cuando los datos son muy extensos o por cuestiones de confidencialidad) y EXTRAMPS (emite un mensaje de alerta en cada paso de tiempo cuando algún valor de las tablas PVT o VFP se ha extrapolado).

Introducción a la Simulación Numérica de Yacimientos I

El petróleo es la principal fuente de energía en el mundo, aunque es no renovable. Por ello, hoy en día, se inverten grandes cantidades de dinero en la exploración para conseguir dicho recurso y luego explotarlo. Pero no esta tarea sencilla porque una vez confirmada la presencia de petróleo en algún lugar (que ya es un gran paso) se procede a realizar un estudio de ese yacimiento, y es allí donde juega un papel muy importante la simulación de yacimientos.

La simulación de yacimientos es una forma de modelar numéricamente el yacimiento para cuantificar e interpretar los fenómenos físicos que allí ocurren, con la habilidad de predecir el comportamiento futuro. En otras palabras, se representa de comportamiento real del yacimiento a partir de un modelo matemático con ecuaciones que se resuelven con métodos numéricos. El proceso consiste en dividir el yacimiento en un determinado número de celdas en tres dimensiones y representar el progreso del mismo y las propiedades de los fluidos en el tiempo y espacio para cada etapa.

Como ya mencioné anteriormente, se crea un modelo matemático que se resuelve a partir de métodos numéricos, pero ¿qué ecuación se resuelven?--->Se resuelve una ecuación que es una combinación de la ecuación de balance de materiales y la Ley de Darcy para cada paso de tiempo. Cada celda se resuelve simultáneamente, así que el número de celdas está directamente relacionado con el tiempo necesario para resolver paso.

La estructura del un simulador se puede dividir en tres estapas:

1. Inicialización: para definir las condiciones iniciales de la simulación, es decir, la presión y la saturación en la fecha de inicio de la simulación. En esta etapa con una descripción estática y las propiedades de la roca y de los fluidos se determina el POES.
   
2. Ajuste Histórico: en esta etapa, con los datos históricos de lo pozos, con las condiciones de producción e instalaciones y el POES determinado anteriormente, se realizan los cálculos del simulador en el tiempo.
   
3. Predicciones: con los cálculos de la etapa anterior se hace la predicción de la tasa de recobro y a partir de esto se realiza un análisis económico y la estimación de reservas recuperables.

El simulador lo que hace es calcular presiones y saturaciones de cada celda, así como estimar producción de cada pozo. Para esto se fundamenta en que:

• El yacimiento está dividido en un número finito de celdas.
• Los pozos están en el centro de la celdas.
• Se proporcionan los datos básicos para cada celda.
• La producción de los pozos es suministrada en función del tiempo.

Es necesario conocer varias propiedades de la roca y de los fluidos:

• De la roca: porosidad, permeabilidad, compresibilidad, profundidad, espesor, permeabilidad relativa, presion capilar y saturaciones.
• De los fluidos: densidad, compresibilidad, factor volumétrico de formación, viscosidad, solubilidad y presión de saturación.

Hay diferentes tipos de simuladores, como por ejemplo: petróleo negro, composicionales, térmicos, químicos, acoplados con modelos, etc. En este curso sólo estudiaremos el de petróleo negro (Black Oil).

La importancia de simular un yacimiento radica en que se determina de manera aproximada las reservas recuperables, se determina también el método de perforación más económico, así como el tipo y diseño del pozo, el número de pozos a perforar, las tasas de inyección, instalaciones más adecuadas. Por otra parte, también tiene sus limitaciones ya que las soluciones no son exactas dedibo a que los datos ingresados no son precisos, no se puede confiar plenamente en el ajuste histórico porque suelen tener mucha incertidumbre y los datos petrofísicos y geológicos se extrapolan de algunos puntos al campo completo. Se tiene la siguiente premisa del simulador : si basura entra, basura sale; los resultados de salida dependen de los de entrada.