Introduccion Simulacion de Yacimientos 2015
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Introduccion Simulacion de Yacimientos 2015
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21/11/2015
1
INTRODUCCIN A LA SIMULACIN NUMRICA DE
YACIMIENTOS
Universidad Industrial de Santander
Escuela De Ingeniera De Petrleos
2015
sbado, 21 de noviembre de 2015
AGENDA
Generalidades Que es simulacion Que es un simulador numerico Modelo fisico y matematico Ejemplo Solucion Analitica y Numerica
Ecuacin Fundamental de Flujo de Fluidos en el Medio Poroso Conservacion de masa Ley de Darcy Ecuacion Constutiva de la roca Ecuacion Constutiva del fluido
Ecuacion Difusividad para el Petroleo Ecuacion Difusividad tres fases Discretizacion Solucion implicita y explicita Convergencia Estabiliad
AGENDA
Simuladores de Yacimiento Datos de Entrada Datos de Salida Clasificacin de los Simuladores 0D 1D 2D 3D Black Oil Composicional Trmico Quimico Simuladores Comerciales Escalas de Simulacin
GENERALIDADES
Es la disciplina de la ingeniera de petrleos que se encarga de
reproducir el comportamiento de un yacimiento mediante modelos
matemticos, que capturan la esencia de los fenmenos involucrados
en el flujo de fluidos en el medio poroso (FFMP).
Con la finalidad de predecir el comportamiento del yacimiento bajo
diferentes esquemas de explotacin.
Optimizar la explotacin del yacimiento para maximizar el Factor de
Recobro.
QUE ES SIMULACIN NUMRICA?
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GENERALIDADES
Es una herramienta software que permite modelar numricamenteun fenmeno fsico o un proceso o un sistema o un problema, etc.Que por su complejidad no puede ser modelado analticamente.
La construccin de estas herramientas generalmente involucra eldesarrollo de los siguientes modelos
Modelo Fsico Modelo Matemtico Modelo Diferencial Modelo Numrico Modelo Computacional
QUE ES UN SIMULADOR NUMRICO?
GENERALIDADES
MODELO FSICO
Son las reproducciones que se hacen en el laboratorio buscando duplicar los procesos
fsicos que ocurren en yacimiento.
Ejemplos: los modelos potenciomtricos, mallas elctrica R-C (resistencia y
conductancia), los modelos electrolticos y el flujo de fluidos en un medio poroso
MODELO MATEMATICO
Es el conjunto de ecuaciones que busca describir tericamente el comportamiento de
los procesos que ocurren en el yacimiento.
Ejemplos: ecuacin de balance de materiales, teora de Buckley and Leverette, y la
simulacin numrica de yacimientos
MODELO DIFERENCIAL
Es la discretizacin del conjunto de ecuaciones diferenciales que representan losprocesos fsicos y qumicos asociados al flujo de fluidos en el medio poroso, como unafuncin del tiempo y el espacio. Uso del concepto de la primera y segunda derivadanumrica
MODELO FSICO - MATEMTICO Y DIFERENCIAL
GENERALIDADES
Es la implementacin de tcnicas numricas que se encargan desolucionar el sistema de ecuaciones que conforman el modelodiferencial.
Tcnicas de solucin de sistema de ecuaciones
Jacobi
Eliminacin Gaussiana
Gauss-Seidel
Gauss-Seidel con relajacin (PSOR, LSOR)
Algoritmo de Thomas
MODELO NUMRICO
GENERALIDADES
ENCONTRAR UNA ECUACIN QUE PERMITA CALCULAR LAVELOCIDAD DE FLUJO DE UN FLUIDO VISCOSO EN UNATUBERA CILNDRICA
EJEMPLO
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GENERALIDADES
EJEMPLO Modelo fsico
Cilindro de radio a y lo longitud L dentro del cual circula un liquido
de viscosidad debido a una cada de presin entre los extremos
dada por (P1 P2).
r
aP2 P1
l
GENERALIDADES
EJEMPLO
10
Si la corriente es estacionaria (la velocidad no depende deltiempo), esta resistencia se equilibra con la diferencia defuerzas en los extremos
Modelo matemtico
o bien
21
22 PPrr
vrl
212
PPl
r
dr
dv
21
2 PPr
GENERALIDADES
EJEMPLO Modelo de solucin
Integrando la ecuacin diferencial con respecto a r, se obtiene
Donde C es al constante de integracin
Experimentalmente se ha demostrado que cuando r = a entonces , v = 0y por consiguiente
Entonces
CPPl
rv 21
2
4
221
4a
l
PPC
21
22
4PP
l
rav
GENERALIDADES
EJEMPLO
12
De la solucin anterior podemos calcular la cantidad de lquido que sale del tubo.La siguiente figura muestra el rea del filete rayado :
r
dr
a
rrrvQ 2
rr
Entonces la cantidad liquido que sale por el rea rayada es:
-
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4
GENERALIDADES
EJEMPLO
13
Por esto la cantidad total que sale del tubo es:
O bien:
Esta es la ecuacin de Hugen Poiseuille.
aa
rrral
PPrrrvQ
0
2221
02
2
4218
al
PPQ
GENERALIDADES
SOLUCIN ANALTICA
14
Son soluciones exactas que estn disponibles por una clase
limitada de problemas haciendo uso del lgebra, el clculo
diferencial y el clculo integral; estos incluyen los que pueden
aproximarse mediante modelos lineales y tambin aquellos que
tienen una geometra simple y pocas dimensiones.
En consecuencia, las soluciones analticas tienen poco valor
prctico porque la mayora de los problemas reales no son de tipo
lineal e implican formas y procesos complejos.
GENERALIDADES
SOLUCIN NUMRICA
15
Son soluciones aproximadas que constituyen una herramienta
rpida, verstil y econmica para la solucin de una amplia
variedad de problemas matemticos no lineales, de geometras
complejas, varias dimensiones y sistemas grandes de ecuaciones
(comunes en la prctica de la ingeniera), que por mtodos
analticos seran imposibles en algunos casos y en otros
requeriran de un sinnmero de operaciones, haciendo el trabajo
tedioso y engorroso
ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
ECUACIN DE DIFUSIVIDAD
16
ECUACIN DE CONSERVACIN DE MASA
Similar a la EBM
ECUACION DE FLUJO
Transporte de fluidos hacia la cara del pozos. Ley deDarcy
ECUACION CONSTITUTIVAS
Variaciones de volmenes con respecto a los cambiosen presin de roca y fluidos
Comportamiento de los fluidos con los cambios depresin. EOS
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ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
CONSERVACIN DE MASA
17
17
K So
x+xx
entrada
P
x
y
salida
: densidad, M/L3
: velocidad, L/T
A: rea transversal al flujo, L2
: velocidad msica, M/T
q~: tasa de iny o prod, M/L3/T 1 DIMENSION
=A
A = x. y
q~ = Masa/Volumen/Tiempo
ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
CONSERVACIN DE MASA
elementodeldentro
acumulasequemasa
sresumideroo
fuentesporsale
oentraquemasa
xxenelemento
delsalequemasa
xenelemento
alentraquemasa
tttxxxxAxAtVqtAtA
~
tx
xA
tx
xA
tx
tVq
tx
tA
tx
tAtttxxx
~
t
A
t
AAq
x
A
x
Atttxxx
~
tq
x
)(~)(
ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
LEY DE DARCY
x
Pku
Representa la tasa de flujo de un fluido a travs de un medioporoso y permeable.
La velocidad en la direccin x es directamente proporcional a la
cada de presin en la misma direccin.
La constante de proporcionalidad de la ecuacin corresponde a
la permeabilidad del medio poroso.
x
PkAuAq
ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
ECUACIN CONSTITUTIVA DE LA ROCA
La variacin del volumen de la roca se puede representar por alcompresibilidad del medio poroso.
T
rP
c
1
rcdP
d
Si la T es constante
T
rP
V
Vc
1
-
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ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
ECUACIN CONSTITUTIVA DEL FLUIDO
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La densidad del aceite a condiciones de yacimiento se puederelacionar con la densidad del aceite y del gas a condicionesestndar, la solubilidad del gas en el aceite y el factor volumtrico deformacin del aceite.
estandar scondicione a aceite devolumen
estandar scondicione asolucin en gas devolumen Rso
estandar scondicione avolumen
yto scondicione avolumen Bo
o
sogsos
oB
R
S
S
gSg
P
Z
Z
P
ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
PETRLEO
t
PCCq
x
PK
xrf
~
t
P
PPq
x
PK
x
~
P
P
tP
P
tq
x
PK
x
~
tq
x
)(~)(
x
Pku
rcdP
d
fc
dP
d
ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
PETRLEO
23
t
PCq
x
PK
xt
~
ECUACION DE DIFUSIVIDAD
o
oso
B
t
PC
Bq
x
P
B
K
xt
o
o
o
o
~
t
P
B
Cq
x
P
B
K
x o
t
o
~
t
PCCq
x
PK
xrf
~
ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
FLUJO MULT-IFASICO
Se introduce el termino que hace referencia a la saturacin de la fase en
la ecuacin de conservacin de masa y el termino de permeabilidades
relativas en la ecuacin de Darcy.
llll St
ux
x
Pkku l
l
rll
gwol ,,
o
oso
g
g
osogo
o
roso
g
gg
rg
B
SR
B
S
tqRq
x
P
oB
kkR
x
P
B
kk
x
w
ww
w
ww
rw
B
S
tq
x
P
B
kk
x
o
oo
o
oo
ro
B
S
tq
x
P
B
kk
x
Aceite
Gas
Agua
l
lsl
B
-
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ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
FLUJO MULT-IFASICO
Solucin de variables Problema de 3 fases
Presin de las fases 3 por celda
Saturacin de las fases 3 por celda
Presiones Capilares 2 por celda
Relaciones auxiliares- Sustitucin de variables
So + Sg + Sw = 1.0
Pw = Po - Pcow
Pg = Po Pcog
Como resultado resultan 3 variables desconocidas por
celda --Dos Saturaciones y una Presin.
ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
DISCRETIZACIN
A diferencia de la solucin analtica, en lugar de obtenerse una expresin que relacione
la presin como una funcin continua de la posicin y el tiempo, se obtiene una serie de
valores discretos de presin, cada uno de los cuales corresponde a un bloque
determinado del yacimiento
La discretizacin es dividir el
yacimiento en un nmero
determinado de bloques e intervalos
de tiempo.
las longitudes de cada bloque, x ,y , z, y a cada intervalo detiempo, t, se les denominadiferencias finitas.
x1 x2 x3 x4
k1P1
k2P2
k3P3
k4
P4
Bloque 1 Bloque 3 Bloque 4Bloque 2
1 2 3 4
ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
DISCRETIZACIN
27
Los lados de cada bloque son perpendiculares a la direccin deflujo
La tasa de entrada y salida de fluidos en cada bloqueest determinada por las permeabilidades de las barreras adyacentes
a cada bloque y la diferencia de presin entre ellos
Las propiedades dentro de cada bloque son las mismas en todos lospuntos del bloque
La variacin de las propiedades en el yacimiento se representamediante la variacin de las propiedades en cada bloque
ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
DISCRETIZACIN
28
La precisin con la cual el comportamiento real del yacimientopuede ser descrito por el modelo depende del nmero de bloques
utilizados.
La vida del yacimiento es discretizada en intervalos de tiempo.
Las condiciones del yacimiento se definen nicamente al principioy al final de cada intervalo de tiempo, razn por la cual las
condiciones en cada bloque pueden cambiar considerablemente
de un intervalo de tiempo a otro.
La discretizacin hace que el comportamiento continuo de lascondiciones en el yacimiento sea distorsionado
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ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
DISCRETIZACIN
29
29
La ecuacin de difusividad es una ecuacin no lineal debido a la dependenciade la viscosidad y la compresibilidad de la presin.
Para efectos prcticos vamos asumir que la viscosidad y la compresibilidad sonconstantes
Error de truncamientoError de truncamiento Despreciable en la solucin numrica pero
es la fuente de la dispersin numrica
t
P
K
C
x
P
2
2
)( tt
PP
t
P titt
i
2
211
2
2
)()(
2x
x
PPP
x
Pt
it
it
i
ReducirReducir
ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
DISCRETIZACIN
Para cada uno de los N bloques de la malla deber ser resuelta la ecuacin de
difusividad.
1 Ni-1 i i+1
La dependencia de la presin con el espacio y el tiempo, obliga a escoger un nivel
de tiempo para la parte izquierda de la expresin matemtica.
La escogencia del nivel de tiempo (anterior o actual) influencia tanto la estabilidad
del modelo como el esfuerzo requerido para solucionar las ecuaciones de todas las
celdas de la malla.
t
PP
K
C
x
PPP ti
tti
ti
ti
ti
2
11
)(
2
ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
SOLUCIN EXPLICITA
31
1 Ni-1 i i+11 Ni-1 i i+1
ti
ti
ti
tti PPPP 11 )12(
C
K
2)( x
t
tititititti PPPC
k
x
tPP 112 2)(
@ Tiempo t+t @ Tiempo t
ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
SOLUCIN IMPLCITA
32
1 Ni-1 i i+11 Ni-1 i i+1
@ Tiempo t+t @ Tiempo t
tittittittitti PPPPC
K
x
tP
112
2)(
C
K
2)( x
t
ti
tti
tti
tti PPPP
11 )12(
Esta es la formulacin implicita de las ecuaciones y aunque los requerimientos computacionales
para resolver el sistema de ecuaciones son mayores que para resolver el sistema explicito es mucho ms estable de forma que puede tomar pasos de tiempo ms grandes
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ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
SOLUCIN IMPLCITA
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La formulacin explcita es ms simple utilizar, que la formulacin implcita, las
presiones se obtienen directamente.
La cantidad de trabajo implicado es menos para el caso explcito. En
soluciones unidimensionales, esto puede no tener ninguna importancia, sin
embargo, en dos y casos tridimensionales con una gran cantidad de bloques
de la malla, la diferencia en tiempo de cmputo por paso de tiempo llegar a
ser grande.
Sin embargo, la formulacin explcita se utiliza raramente. Es inestable para
pasos grandes de tiempo. Los criterios de estabilidad para la formulacin
explcita limitan el tamao del paso mximo del tiempo a:
221 x
k
ct
ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
SOLUCIN IMPLCITA
Anlisis de estabilidad es un
procedimiento a travs del cual es
posible determinar si el error
obtenido en un punto (bloque) de
la malla, en un momento
determinado, disminuye o
aumenta al incrementar el tiempo.
Nivel de tiempo, tn
nn PPP 1nP
Esquema Estable
Esquema Inestable
Si el error disminuye, se dice que la aproximacin es ESTABLE; si aumenta, se dice que es
INESTABLE.
Si el error disminuye nicamente bajo ciertas circunstancias, se dice que es
CONDICIONALMENTE ESTABLE.
ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
CONVERGENCIA
n
iPn
iP ni t ,xp
x y y
Se dice que la aproximacin numrica utilizada para el clculo de
tienden a cero.
es CONVERGENTE si tiende a
cuando
Se dice que un esquema numrico es consistente, si la ecuacin en
diferencias finitas tiende a la ecuacin diferencial cuando x y t tienden
a cero.
CONSISTENCIA
ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
ESTABILIDAD
El tamao de paso del tiempo esta limitado por el tamao de lasceldas en la malla y de las caractersticas de la roca y el fluido.
Solo si se garantizan pasos de tiempo pequeos la formulacinexplicita es estable
La formulacin implcita es incondicionalmente estable paratodos los tamaos de paso de tiempo. La prctica demuestraque el trabajo de cmputo adicional implicado en el mtodoimplcito, es compensado generalmente al permitir un paso detiempo mucho ms grande. Pero pasos de tiempo ms grandesconducen a errores numricos ms grandes, as que esimportante en cualquier uso numrico de la solucin comprobarque los errores estn dentro de lmites aceptables.
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ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
FORMULACIONES
Completamente implcito ( Full Implicit):
Implcita que todos los valores desconocido de presin y desaturacin son evaluados al final del paso de tiempo
Explicito ( Explicit):
Todos valores desconocido de presin y de la saturacin sonevaluados al principio del paso de tiempo.
Implcita la presin explicita la saturacin (IMPES):
La ecuacin de presin es resuelta implcitamente asumiendoque no hay cambio en las saturaciones desconocidas sobre unpaso de tiempo.
La ecuacin de saturacin es resuelta explcitamente despusde la solucin de la ecuacin presin
ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
FORMULACIONES
Matemticamente el limite de paso de tiempo para que la solucin IMPES siga siendo
estable es una funcin del tamao de las celdas en el modelo, y de la transmisibilidad
para cada fase, y los cambios en la presin capilar con los cambios en saturaciones, y las
compresibilidades. Esto tambin significa que el tamao de paso limitador del tiempo
cambiar durante un funcionamiento como las saturaciones y las presiones cambian
Como regla del dedo gordo el tamao de paso mximo de tiempo debe estar limitado de
modo que el rendimiento de procesamiento en ninguna celda de la malla no exceda el
del volumen poroso de la celda:
Donde
Dt : Tamao del paso de tiempo, das
Pv: Volumen poroso de la celda (DX*DY*Hnet*) , ft3
: Porosidad, fraccin
Q: Tasa de flujo a condiciones de yacimiento ( RB/dia)
Dt < 0.25* Pv /( 5.615*Q)
ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
39
TopeCgo
Cwo
NM
z
x
y
wSK
oB gB
roK rgKrwK
soR
cgocwooPPP ,,
oS gSneth
wB
o gwz
Pozo
Pozo
LocalizacinProfundidadCompletamientosProduccin-InyeccinTHP o BHPIP o II
FORMULACIONES
ECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
40
A cada celda se le asignan propiedades especficas:
Dimensiones (DX, DY , DZ)
Permeabilidad y Porosidad y Espesor neto
Saturacin de fluidos y Permeabilidades relativas
Viscosidades, densidad y dems datos PVT
Presiones
Algunas celdas tendrn informacin adicional que representa
Localizacin Pozos productores y/o inyectores
Tasas de produccin y/o inyeccin
Presiones de fondo de produccin y/o inyeccin
ndices de productividad o inyectividad
FORMULACIONES
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SIMULADORES
DATOS DE ENTRADA
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Geometra del yacimiento ( Tope, DX, DY, DZ )
Caractersticas petrofsicas de la roca ( Porosidad y permeabilidad,Net to Gross)
Distribucin inicial de presiones
Zona de transicin de fluidos ( Contactos agua-aceite y gas-aceite yPresiones capilares)
Distribucin inicial de fluidos ( saturacion de aceite, gas y agua)
Movilidad de un fluido en presencia de otro ( Curvas depermeabilidades relativas )
Comportamiento de los fluidos con variaciones de presin (PVT)
Localizacin de pozos productores y/o inyectores
Tasas de produccin y/o inyeccin
Presiones de fondo de produccin y/o inyeccin
DATOS DE SALIDA
42
Volumen original de fluidos en el yacimiento:
OOIP: Aceite en estado libre
OGIP: Gas en estado libre
STOIIP: Aceite total incluyendo condensados
GIIP: Gas total incluyendo el gas en solucin
Distribucin espacial de presiones y saturaciones en cualquier instante de tiempo.
Historia de produccin
Curvas de produccin de aceite, gas y agua
Relaciones gas-aceite (GOR), agua-aceite (WOR) o corte de agua (WCUT)
Factores de recobro
Mecanismos de produccin (Expansin roca-fluido, expansin gas en solucin, capa de gas, acufero activo)
SIMULADORES
CLASIFICACIN
43
Los simuladores de yacimientos se pueden clasificar de acuerdo a:
Geometra ( Radial, Lineal)
Dimensiones ( 0D, 1D. 2D y 3D)
Naturaleza de las acumulaciones (Convencionales y no
convencionales)
Medio poroso (Porosidad simple y porosidad dual)
Tipo de fluidos ( Petrleo, Gas y Cercanos al punto critico)
Proceso de recuperacin ( Primario, Trmico, Inyeccin de
qumicos, desplazamiento miscible)
SIMULADORES
44
Los simuladores de yacimientos comerciales se pueden clasificar como:
Aceite negro
Composicional
Trmicos
Doble porosidad
Desplazamiento miscible
Procesos de recobro mejorado
CLASIFICACIN
SIMULADORES
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CERO DIMENSIN
45
Considera el yacimiento como un tanque.
El disturbio por la produccin se transmite instantneamente a
travs de todo el sistema.
Los clculos se efectan a condiciones estticas
No considera variacin espacial de las propiedades de la roca y
de las propiedades PVT de fluidos. La Porosidad es igual a 1
La Permeabilidad tiende a infinito
No tiene en cuenta la forma del yacimiento
Se el conoce como La Ecuacin de Balance de Materia (EBM)
SIMULADORES
UNA DIMENSIN
46
Da una idea general de la distribucin de presiones enfuncin del tiempo
Da una idea general del movimiento de fluidos en elyacimiento
Se tiene la opcin de especificar propiedades a cadacelda
Se puede simular un acufero adyacente a unyacimiento cuando el modelo es horizontal
Se utiliza para ver un acufero de fondo o versegregacin gravitacional
Permite geometras radiales y lineales
SIMULADORES
DOS DIMENSIONES
47
Permite una descripcin mas detallada del yacimiento
Puede ser de geometra:
Horizontal (eficiencias de barrido, efectos debarreras y evaluacin de arreglos geomtricos de
pozos de inyeccin, variacin de la presin
capilar con la distancia)
Vertical (permite simular la variacin de lapermeabilidad vertical, efectos de estratificacin y
segregacin gravitacional).
Radial ( Anlisis de Pruebas de Presin)
SIMULADORES
TRES DIMENSIONES
48
Permite geometras cartesianas o radiales
De mayor versatilidad ya que permite simularlas propiedades de la rocas y las condiciones
de flujo real y verticalmente.
Aplicacin limitada debido a sus altos costos:
Requieren de una muy buena caracterizacinde yacimientos.
Dependiendo del numero de celdas serequieren determinadas especificaciones de
hardware.
Alto tiempo de compito dependiendo dela complejidad del sistema
SIMULADORES
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SIMULADOR BLACK OIL
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Este tipo de simuladores permiten el flujo simultaneo de agua, petrleo y gas; ste ltimo es tenido en cuenta mediante el termino Rs (Solubilidad del gas en el aceite).
No tiene en cuenta los cambio composicionales del petrleo y el gas.
El fluido de yacimiento esta representado por dos componentes: la fase aceite (no voltil) y la fase gas ( voltil).
El petrleo y el agua se consideran inmiscibles
El gas es soluble en el petrleo pero no en el agua.
Los fluidos se encuentran en equilibrio termodinmico.
SIMULADORESECUACIN FUNDAMENTAL DE FLUJO DE
FLUIDOS EN UN MEDIO POROSO
SIMULADOR COMPOSICIONAL
50
Este tipo de simuladores permiten simular los cambios composicionales de fluidos cercanos al punto critico ( Aceite voltil y gas condensado).
El comportamiento de los hidrocarburos en el yacimientos esta representado como una mezcla de componentes individuales y no como mezcal de dos fases.
Los cambios en la composicin de las dos fases de hidrocarburos ( gas y aceite) se obtienen a travs de ecuaciones de estado.
Las densidades y viscosidades de las fases se obtiene a partir de las composiciones.
Estos modelo son mas complejos y costosos. Los clculos se multiplican dependiendo del numero de componentes ( Seudocomponentes)
SIMULADOR TRMICO
51
Los principales procesos de recuperacin trmica son la inyeccin de
vapor y combustin in-situ.
El objetivo de estos procesos es:
Reducir la viscosidad del crudo con el incremento en la temperatura
La destilacin de componentes livianos de la fase petrleo a la fase
gaseosa
El cracking trmico a altas temperaturas con la subsecuente
destilacin en el caso de la combustin in-situ.
SIMULADORES
SIMULADOR QUMICO
52
Los principales procesos de recuperacin qumica son la inyeccin de polmeros, surfactantes y soluciones alcalinas.
El objetivo de estos procesos es:
Inyeccin polmetros: Disminucin de la relacin de movilidades con el incremento de la viscosidad del agua
Inyeccion de Surfactantes o Soluciones alcalinas: Reducen la tensin interfacial entre el petrleo y el agua, creando un banco de petrleo que es desplazado desde el pozo productor hacia el inyector.
SIMULADORES
-
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SIMULADORES COMERCIALES
53
ECLIPSE (Schlumberger)
ECLIPSE 100: Black Oil
ECLIPSE 300: Composicional
FRONTSIM: Simulacin Streamline
VIP (Landmark)
Composional ( n componentes)
Black Oil ( 3 componentes: agua, petrleo y gas)
CMG ( Computing Modelling Group)
IMEX: Black Oil
GEMS: Composicional
STARS: Trmico
SIMULADORES
ESCALAS DE SIMULACIN
54
FULL FIELD MODEL (FFM)
Caracterizacion del yacimiento
Varios yacimientos dentro de uncampo
Recobro primario, secundario,EOR e IOR
Predicciones
Planes de desarrollo del campo
Decisiones perforacin ytrabajos de workover
SINGLE WELL MODEL (SWM)
Anlisis de pruebas de presin
Estudios de conificacin
Decisiones de completamiento
Sensibilidad a las tasas deproduccin
SECTOR MODEL (SM) Un sector areal de Yacimiento Limitaciones de tiempo al usar
FFM
Complejidad del FFM Estudios EOR (Patrones de
inyeccin)
Estudios mecnicos Permite mayor resolucin de la
grilla
LABORATOTY MODEL (LM) Reproduccin de pruebas de
desplazamiento en laboratorio.
CONCEPTAL MODEL (CM) FFM, SM, SWM, LM Propiedades constantes Geometra cartesiana o radial
SIMULADORES
