Planificación Y Desarrollo De Un Estudio De Simulación.
En la figura anterior se muestran las actividades desarrolladas en un estudio de simulación típico en donde ya se esta en presencia de un campo con una historia productora amplia donde se presentan problemas para solucionar por medio de este conjunto de pasos.Definición del problema: se trata de definir los problemas en el comportamiento del yacimiento y los problemas operativos asociados al mismo, para lograr esto se debe recopilar gran cantidad de información sobre el reservorio y el ambiente operacional con la finalidad de identificar que proyectos son necesarios, cuando serán necesarios y como podrán contribuir al manejo del yacimiento. A partir de este punto se pueden plantear los objetivos prácticos para el estudio de simulación junto con el alcance del mismo.
A pesar del corto tiempo de duración de esta etapa, esta tiene un alto impacto en la eficiencia con la cual va a ser desarrollado el proyecto.
Posterior al planteamiento de los objetivos se debe desarrollar un análisis inicial para tener unas estimaciones iniciales del comportamiento del campo. Este puede incluir cálculos manuales, pequeños modelos de simulación o simplemente una revisión de modelos con características similares al yacimiento en estudio, esto con la finalidad de identificar el principal mecanismo de empuje del yacimiento, y con el mismo, reconocer el factor que afectará principalmente el agotamiento del yacimiento a futuro. El análisis debe ser planteado en base a estos objetivos. En fin en toda esta etapa se debe definir el nivel de complejidad del proyecto lo que influye en el tiempo y dinero que se invertiran en el mismo.
Revisión de datos: se trata de depurar la extensa información que puede ser recolectada. Cuando se habla de depurar se trata de tomar la información útil o buena y desechar la inservible, esto se debe a que se pueden presentar inconsistencias en los datos que deben ser eliminadas ya que al introducir información errada al simulador este dará resultados del mismo tipo ya que se basa en métodos numéricos sin ningún tipo de análisis técnico. Es importante destacar que si los datos revisados no se consideran adecuados para conseguir los objetivos planteados, estos últimos tendrán que ser reformulados junto con el alcance del proyecto. Si en estos casos se tiene la posibilidad de obtener datos adicionales para continuar con un proyecto que valga la pena la toma de estos pasaran a un primer plano, es decir que serán prioridad.
Selección del estudio apropiado: esta relacionado con la selección del método de prueba para estos datos adicionales mencionados anteriormente. Para diferentes casos podríamos tener a disposición métodos mas adecuados, por ejemplo para un caso de conificación se podría recomendar un estudio individual para cada pozo. Debido a este tipo de problemas y a la heterogeneidad en el medio poroso el modelo que se va a utilizar debe tener zonas en donde el detalle y la forma de las celdas es mas importante y zonas en donde se puede dejar a un lado un poco la exactitud, además que los tipos de celdas pueden cambiar entre una zona y otra del modelo.
Diseño del modelo de simulación: como ya se mencionó anteriormente, dependiendo de la complejidad del proyecto se podría requerir de un modelo muy complejo lo que requeriría de altos costos y/o tiempo de simulación, sin embargo es prioridad evitar caer en estos casos y por esto a continuación se citan los factores que afectan el diseño de un modelo de simulación.
Tipo de proceso a ser simulado.
- La dificultad de los problemas de mecánica de los fluidos del yacimiento.
- Los objetivos del estudio.
- La calidad de los datos.
- Disponibilidad de tiempo y presupuesto.
- Nivel de certidumbre requerido para el trabajo.
Con respecto al tipo de proceso que se va a simular se puede decir que afectará el tipo de simulador a utilizar para realizar las corridas, los simuladores mas comunes son los tipo Black-oil en los cuales se trabajan los fluidos del yacimiento como petróleo agua y gas; estos normalmente son utilizados en yacimientos de gas seco y húmedo y de crudos pocos volátiles. Para crudos livianos y yacimientos retrógrados se utilizan normalmente simuladores composicionales en los cuales se añaden ciertas ecuaciones para que se tomen en cuenta, en vez de las fases líquido y gas como tal, las fases en las que se encuentran cada componente de los fluidos a diferentes presiones. Para procesos especiales existen simuladores especiales como lo son los simuladores térmicos para procesos de inyección de vapor.
El diseño y selección del modelo de simulación también influye importantemente en el tiempo y dinero a invertir en el proyecto. Normalmente la complejidad del proyecto y el número de celdas utilizadas son los factores más influyentes.
En general el ingeniero debe determinar un nivel de sofisticación adecuado para cumplir los requerimientos del trabajo de una manera óptima.
Programar apoyo: luego que se dispone de un simulador adecuado para el modelo seleccionado el siguiente paso es programar el apoyo necesario para acoplar todas las partes del programa. Las modificaciones más comunes se ocupan de la modificación de pozos y de la edición de los resultados.
Los programas de manejo de pozos ayudan a automatizar la simulación utilizando una lógica que traduce las condiciones operativas y las condiciones impuestas en la frontera para el simulador. Una rutina completa de manejo de pozos puede incorporar suficiente lógica y pautas de funcionamiento para tomar la mayoría de las dediciones necesarias para simular el manejo del reservorio realisticamente. En muchos casos esto es necesario solo para especificar tasas de flujo o presiones en la cara de la arena. En otras instancias la rutina del proceso debe calcular y tomar en cuenta cambios impuestos por necesidades en superficie; hidráulica de los fluidos en el fondo y en la tubería, levantamiento artificial, objetivos de producción y/o obligaciones regulatórias. Ocasionalmente esto puede ser necesario para acoplar un simulador de yacimiento con uno de producción.
Los resultados deben ser mostrados de una forma clara y legible y normalmente mostrados en gráficos y tablas. Las salidas mas comunes son la producción e inyección acumulada por pozo, reportes del estado de los pozos (perforados, trabajando, mapas de presión y saturación, etc.).
Ajuste histórico: con un modelo construido este debe ser probado para verificar que describe lo mejor posible el comportamiento del yacimiento con los datos disponibles. Normalmente los modelos son validados corriendo el simulador reportando historias de producción y datos de inyección y comparándolas con los valores medidos en la realidad, además de comparar las presiones y los movimientos de los fluidos con el comportamiento actual. Una prueba más severa seria la comparación pozo a pozo.
Típicamente se ajusta:
- Permeabilidad para comparar gradientes de presión.
- Permeabilidad y extensión areal de lutitas u otras zonas de baja permeabilidad para comparar flujos verticales.
- Relación permeabilidad relativa/ saturación para comparar saturaciones dinámicas y gradientes de presión.
- Tamaño de acuífero, porosidad, espesor y permeabilidad para comparar la cantidad y distribución del influjo natural de agua.
Predicción del comportamiento y análisis de resultados: luego de probar el modelo por medio del ajuste histórico se puede predecir el futuro para obtener los resultados deseados y proceder el análisis. Se pueden mencionar algunos de los diferentes tipos de predicciones de comportamiento como lo son el estudio de las tasas de producción, el comportamiento de las relaciones RAP y RGP, requerimiento de mantenimiento de los pozos en el futuro, posición de los frentes de fluidos, entre otros.
Reporte de resultados: deben ser reportados de forma clara y su tamaño y estilo vendran afectados por los objetivos del estudio.
Referencias:
1. Mattax, C. C. y Dalton, R. L.: Reservoir Simulation, SPE, Richardson, TX (1990)
