Sección PROPS

Una vez que se ha realizado el dimensionamiento de las variables, la asignación de memoria(Sección Runspec), la geometría de la malla y las propiedades de la roca; se procede a evaluar la densidad de los fluidos a condiciones de yacimientos y a condiciones del stock tank, usando la ecuación de estado para petróleo negro; así como también se evalúan las propiedades de los fluidos en cada paso de tiempo, los factores volumétricos de formación, las relaciones gas petróleo y la viscosidad. Pero para que el simulador pueda hacer esto se necesitan las funciones de saturación, la compresibilidad de la roca en función de la presión, las permeabildades relativas y presiones capilares en función de la saturación. También se debe establecer las características PVT a condiciones normales y la relación gas-petróleo inicial. Todos estos datos son incluidos en esta sección.

Los simuladores de petróleo negro, como es el caso de EBO, no pueden simular los cambios composicionales. Si se necesita representar la liberación de gas, se tiene que variar el Rs; como es el caso de petróleo negro porque la liberación de gas sería una forma de variación composicional. Sin embargo, el simulador es útil, siempre y cuando los cambios en la composición sean insignificantes y el fluido esté lejos del punto crítico. Entonces, las propiedades de dicho fluido podrán ser representadas en las tablas PVT. Además, el proceso debe ser isotérmico. En caso, de que todo lo anterior no se cumpla, debe usarse un simulador composicional.

En el siguiente diagrama de fases se puede observar los diferentes tipos de fluidos presentes en el yacimiento, que se pueden usar en EBO:

Petróleo muerto representa petróleo por encima del punto de burbuja, la concentración de gas libre no varía, el gas comienza a liberarse sólo cuando cruza la curva de burbuja. En EBO, ese petróleo se considera muerto porque el gas disuelto no afecta su comportamiento, y se denomina Dead Oil.

Petróleo vivo, considerando que inicialmente estuvo subsaturado, comienza a liberar su gas en solución. En EBO, se llama Live Oil.

Petróleo Vivo inicialmente saturado, quiere decir que desde un principio había capa de gas, a medida que cae la presión, se libera más gas. En EBO, se le conoce como Live Oil.

Gas Seco, implica que inicialmente había una sola fase; vapor. Este vapor tiene petróleo vaporizado, pero como la presión cae a temperatura constante, nunca se llega a la presión de rocío porque está lejos de la envolvente. Se denomina Dry Gas, en EBO.

Gas Húmedo, inicialmente, es una mezcla de dos fases dentro de la envolvente, a medida que la presión cae, el líquido se evapora hasta cruzar la curva de rocío, cuando ya no queda líquido. En EBO se le denomina Wet Gas.

Todas estas fases deben ser definidas en la sección Runspec, obviamente dependerán en que situación se encuentre el yacimiento. Viéndolo en el diagrama de fases, si se está a la derecha o a la izquierda del punto crítico y cuántas fases están presentes.

Si hay tres fases y se encuentra a la izquierda del punto crítico, entonces es petróleo saturado por debajo de la presión y temperatura crítica, y se deben definir la siguientes fases en Runspec: OIL, WATER, GAS y DISGAS. Si varía el Rs y la presión de burbuja con la profundidad, se usan los keywords RSVD y PBVD respectivamente, ambos en la sección Solution.

Si hay tres fases, pero esta vez a la derecha del punto crítico, entonces es gas condensado. El petróleo es petróleo muerto y el gas tiene petróleo vaporizado. En este caso, se usan los keywords OIL, WATER, GAS y VAPOIL. De igual manera, si varía RGP y la presión de burbuja con la profundidad, se usan los keywords RVVD y PDVD, ambos en la sección Solution también.

Ingreso de datos PVT según el tipo de fluido:

Petróleo Muerto:

1. PVDO: este keyword usado para petróleo muerto, consiste en una tabla que contiene Bo y la viscosidad en función de la presión. La simulación termina cuando la presión cae por debajo de la de burbuja. En la tabla las presiones deben aumentar desde la Pb hasta la presión del yacimiento, de arriba hacia abajo; y por consiguiente, el Bo va aumentando de abajo hacia arriba. Como es petróleo muerto, el Rs es constante y se usa el keyword RSCONST en PVDO, en caso que haya más de un tipo de petróleo muerto con su respectivo punto de burbuja, habrán más Rs y se usará el keyword RSCONSTT. En la siguiente imagen se observa un ejemplo de este keyword, para un yacimiento de petróleo muerto cuya Pb=3764 psia y un Rs=0,565 MPCN/BN.


2. PVCDO: en este caso se establecen los valores de Bo y viscosidad a la presión de burbuja. Este keyword es una sóla línea en la que se establece la presión, el Bo, la compresibilidad del petróleo, la viscosidad y la viscosibilidad (Cv). De igual manera, la simulación se detiene cuando la presión cae por debajo de la de burbuja y se usa RSCONSTT para más de un petróleo muerto. También se debe definir la presión máxima con el keyword PMAX. A continuación se presenta un ejemplo, para el mismo caso anterior (la presión máxima es 3764):

Petróleo Vivo:

1. PVTO: se usa para definir las propiedades de petróleo subsaturado y saturado. La tabla contiene el Rs en la región saturada a la presión de saturación, la presión de burbuja, Bo, y la viscosidad, de izquierda a derecha (La presión de burbuja varía en función de la cantidad de gas disuelta en el sistema). El valor de Rs en la parte subsaturada no se coloca, el último valor de Rs, lo asume como el de burbuja y su respectiva presión como la presión de burbuja del petróleo.
   
2. PVCO: también se usa para definir la propiedades del petróleo subsaturado y saturado, pero en vez de establecerse los Bo y las viscosidades en función d ela presión, se definen dichos valores a la presión de burbuja, al igual PVCDO. El orden de esta tabla es el siguiente: la presión de burbuja, Rs, Bo, viscosidad, Co y Cv:

Gas Seco:

1. PVDG: se utiliza para especificar las propiedades del gas por encima del punto de rocío. Esta tabla sólo tiene el Bg y la viscosidad en función de la presión de burbuja. Si la presión cae por debajo de la de rocío, entonces la simulación termina. Este keyword tiene RVCONST, para definir la relación los barriles normales de petróleo disuelto en mil pies cúbicos estándar de gas.
   
2. PVZG: tiene la misma función que el keyword anterior, sólo que es alternativo al PVDG. A diferencia de este, se debe establecer una temperatura de referencia, y el simulador calcula el Bg a partir del factor de compresibilidad z del gas.

Gas Húmedo:

1. PVTG: es el único keyword usado para definir las propiedades del gas saturado y subsaturado. Consta de una tabla que contiene Rv, Bg y la viscosidad en función de la presión. Cuando es saturado, los valores que se ingresan son la presión, la relación gas-petróleo, Bg y la viscosidad. Cuando es subsaturado, no se colocan los valores de presión.

En PROPS también se definen las densidades o gravedades específicas de las fases presentes en el sistema. Esto se hace con el keyword DENSITY o GRATIVY.

Otra keyword importante en esta sección es ROCK, o los relacionados con las propiedades de la roca. Se usa para definir la compresibilidad de la roca, si ésta es uniforme. Habrá tantos keywords ROCK, como regiones presentes en el sistema.

Funciones de Saturación:

En PROPS, también se cubren otros aspectos como las funciones de saturación. Esto se hace para especificar los valores más altos y más bajos de saturación de cada fase, las presiones capilares y calcular la movilidad de los fluidos. Para ello, se establecen en forma de tabla la saturación, las permeabilidades relativas y la presión capilar correspondiente. Obviamente, en dicha tabla debe haber la misma cantidad de datos para cada propiedad y las saturaciones se ingresan en fracción.

En EBO, existen dos familias de keywords de saturación, cuyos keywords no pueden mezclarse en una misma simulación. Estos son:

1. Familia 1: los keywords son SWOF, SGOF, SLGOF.

• SWOF: se usa cuando las fases activas son petróleo y agua, en caso que también haya gas se usará, adicionalmente el keyword SGOF o SLGOF. En la tabla se colocan, en el siguiente orden: la saturación de agua, la permeabilidad relativa del agua, la permeabilidad relativa petróleo/agua y la presión capilar agua-petróleo. Los valores de las dos primeras columnas deben aumentar hacia abajo y las dos últimas columnas aumentan hacia arriba.
• SGOF: se usa cuando las fases activas son petróleo y gas, en caso de que el agua sea una fase activa también, se usará el keyword SWOF para representar las saturaciones agua-petróleo. En la tabla se colocan, en el siguiente orden: la saturación de gas, la permeabilidad relativa del gas, la permeabilidad relativa petróleo/gas, y la presión capilar gas/petróleo. Las columnas aumentan hacia abajo, excepto la tercera; la de permeabilidad relativa petróleo/agua. Ambos keywords, tanto SWOF cmo SGOF terminan con un slach.
• SLGOF: se usa cuando las fases activas son petróleo y gas, en caso de que el agua también sea una fase activa, se usa SWOF para representar las saturaciones agua/petróleo. La tabla está organizada de la siguiente manera: saturación de líquido, permeabilidad relativa del gas, permeabilidad relativa petróleo/gas y presión capilar petróleo/gas.

2. Familia 2: los keywords son SWFN, SGFN, SWGFN, SOF3, SOF2, SOF32D.

• SWFN: se usa para definir la permeabilidad relativa del agua y la presión capilar petróleo/agua en función de la saturación de agua. El orden en la tabla es saturación de agua y permeabilidad relativa del agua (ambas aumentando habia abajo) y la presión capilar aumentando hacia arriba. El primer valor de permeabilidad relativa debe ser cero. El keyword termina con un slach.
• SGNF: se usa para definir la permeabilidad relativa del gas y la presión capilar petróleo/gas en función de la saturación de gas. El orden en la tabla es saturación de gas, permeabilidad relativa del gas y la presión capilar, todas aumentando hacia abajo. También termina con un slach.
• SWGFN: sólo si hay gas y agua en el sistema.
• SOF3: se usa para definir la saturación de petróleo cuando las tres fases están presentes. El orden es: saturación de petróleo, permeabilidad relativa petróleo/agua (a la saturación de gas connata) y la permeabilidad relativa petróleo/gas (a la saturación de agua connata).
• SOF32D: es alternativo a SOF3, pero permite establecer la permeabilidad relativa del petróleo como función de la saturación de agua y de gas.
• SOF2: se usa cuando están presentes dos fases y una de ellas es petróleo. La tabla contiene la saturación de petróleo y la permeabilidad relativa del petróleo.

Controles de Salida:

El único control de salida usado en PROPS es RPTPROPS, el cual se ve en el archivo PRT solamente.

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).