SIMULACIÓN NUMÉRICA DE YACIMIENTOS. (Parte IV)
CONSTRUCCIÓN DE LA MALLA DE SIMULACIÓN.
La selección y construcción de la malla es una parte esencial en el trabajo de simulación, especialmente cuando se trata de un yacimiento de geología compleja. La selección de una malla adecuada o errónea puede tener un impacto considerable en la exactitud de los resultados, además del tiempo y los recursos requeridos por los ejercicios de simulación.
En el contexto del estudio integrado de yacimientos, la construcción de la malla también es particularmente relevante ya que representa la fase en donde la estructura del yacimiento, en términos de geometría interna y externa, es transferida al modelo de simulación. Es aquí donde eventualmente se decide cual grado de simplificación puede ser aplicado a la descripción geológica sin comprometer la calidad de los resultados finales.
Varios tipos de mallas están normalmente disponibles para los geocientíficos, desde las mallas cartesianas convencionales, hasta las 3D y otras mallas hibridas más sofisticadas. En cualquier caso, la elección de la representación geométrica a ser utilizada debe dar cuenta a un número de características geológicas, dinámicas y numéricas.
CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS.
Naturalmente existen con frecuencia yacimientos de hidrocarburos con un alto grado de complejidad geológica, tanto en estructura externa como en heterogeneidad interna. Para obtener resultados fiables, la malla de simulación debe reproducir adecuadamente tales características geométricas.
La frontera externa del yacimiento es el primer y más obvio elemento geométrico que ha de ser representado. El mallado debe abarcar la zona completa de hidrocarburos y también una parte lo suficientemente grande de la zona de agua, en caso de que exista un acuífero activo. En la ausencia de anisotropías en la permeabilidad dentro del yacimiento, las fronteras externas del yacimiento también definen la orientación principal del mallado.
Otro importante punto a considerar es la presencia de una compleja heterogeneidad interna en el yacimiento. Características estructurales como las fallas, ya sean sellantes o altamente permeables, deben ser representadas en el modelo y reproducidas cuidadosamente, si se busca una correcta distribución de fluidos en el yacimiento. En presencia de fallas inversas, se deben considerar el uso de sofisticadas técnicas de mallado, especialmente cuando la inclinación del plano de la falla es significativo.
Asimismo, en la dirección vertical, la presencia de extensas barreras laterales en el flujo debe ser modelada correctamente y la geometría del mallado debería estar conformada para representar tales heterogeneidades. Fronteras extensas en el yacimiento, superficies de flujo o lutitas fracturadas, definen unidades de flujo individuales y por lo tanto deberían estar individualmente modeladas como capas de simulación. Complejidades estratigráficas tales como capas “pinch-outs” también deberían ser representadas.
Fig. 1 – Capas verticales en un yacimiento estratigráficamente complejo
Un ejemplo interesante de un mallado de simulación geológicamente orientado es mostrado en la Fig. 1. Esta figura ilustra un modelo estratigráfico complejo, con presencia de truncamientos y secuencias “onlap” cuyo impacto sobre flujo se espera sea crucial. Para tener en cuenta de manera adecuada tales complejidades, se construyó una detallada escala vertical, con más de 40 capas.
La integración correcta del modelo geológico en la simulación numérica puede ser realizada solamente a través de una adecuada representación de la geometría externa e interna del yacimiento dentro del mallado de simulación. Simplificaciones excesivas fracasarían al reproducir las características relacionadas a la complejidad de la estructura de las unidades de flujo.
CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS.
El análisis de la complejidad geológica del yacimiento provee algunos requerimientos básicos para la construcción de mallado, en la medida del grado de detalle asociado. Sin embargo, al reproducir correctamente el comportamiento del campo observado, también se deben considerar las características dinámicas, las cuales pueden indicar la necesidad de alguna modificación en el nivel de refinación en la malla de simulación. Actualmente, incluso en presencia de yacimientos relativamente homogéneos, algunas veces el mallado ha sido refinado para proveer una representación adecuada del flujo en el yacimiento, especialmente en el caso de flujos multifásicos.
En el plano XY, el grado de refinamiento del mallado depende en gran medida del número de pozos productores. Este es asume, generalmente, que al menos 2 o 3 celdas deben existir entre fronteras vecinas de pozos (posiblemente más entre parejas inyector-productor), para reproducir correctamente los procesos de desplazamiento, mientras se minimizan los problemas de dispersión numérica. En algunos casos, especialmente cuando los pozos no están localizados en patrones regulares, el refinamiento del mallado local puede ser aplicado en regiones alrededor de los pozos productores para mejorar el cálculo en dichas zonas.
Verticalmente, las capas de la malla deben ser lo suficientemente detalladas para poder reproducir procesos viscosos y gravitatorios relacionados, como por ejemplo la conificación del agua o influjos de gas. En el último caso, cuando se usa un mallado vertical tosco, la segregación del gas y esta migración a la parte estructural más alta del yacimiento no puede ser modelada correctamente, resultado así en una tergiversación de la relación gas-petróleo (RGP) de los pozos productores.
Fuente:
Cosentino Luca, (2001). Integrated Reservoir Studies, Institut Francais Du Pétrole Publications, Editions TECHNIP.
