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CONCEPTOS GENERALES DE SIMULACIÓN DE UN YACIMIENTO

DEBER No1

MELISSA CONDOY

Escuela Politécnica NacionalCONCEPTOS GENERALES DE SIMULACIÓN DE UN YACIMIENTO

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1. CONCEPTOS GENERALES DE SIMULACIÓN DE UN YACIMIENTO

2. ABSTRACT

La ingeniería de yacimientos tiene como objetivos fundamentales la estimación de los hidrocarburos originales en los yacimientos, la determinación de las reservas y la predicción de las tasas de recuperación de los 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. La simulación yacimientos ha sido una práctica que tiene su origen desde la aparición misma de la ingeniería de petróleo, pero el término simulación como tal comienza a formalizarse es a partir de los años 60 en dónde se desarrollaban métodos predictivos para evaluar condiciones de yacimientos petrolíferos con dos o tres fase

Escuela Politécnica Nacional


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s.

Para realizar este proceso se necesita de un simulador, que no es más que un conjunto de programas de computación que resuelve los modelos matemáticos que representan al yacimiento. En los últimos años, la simulación numérica de yacimientos ha ganado gran aceptación en la industria petrolera, actualmente los simuladores permiten modelar de una manera más realista la amplia variedad de yacimientos existentes en el mundo. 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.

En la Simulación de Yacimientos, el comportamiento y características de los fluidos son modelados por las ecuaciones de Darcy (para el flujo de fluidos) y Continuidad (Conservación de la materia), para el estudio termodinámico y volumétrico se puede obtener los datos necesarios a través de ecuaciones de estado o análisis de pruebas PVT, es importante saber también que la combinación de las ecuaciones mencionadas anteriormente y con la ecuación de estado del fluido se obtiene la Ecuación de Difusividad, la cual describe el comportamiento del yacimiento en su totalidad.

3. RECURSOS

La simulación comprende principalmente de los fundamentos matemáticos como las ecuaciones de flujo de fluidos a través del medio poroso, las cuales son Ley de laConservación de la Masa y la Ley de Darcy.

Generalmente estas ecuaciones son no lineales y la solución numérica es la única posible, lo cual implica el uso de computadores.

La simulación de yacimientos toma en cuenta las variaciones temporales y espaciales en presión, rocas, fluidos, geometría, pozos, entre otros. A través de la simulación, se puede realizar un análisis



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económico de proyecto, ya que nos ofrecen credibilidad y objetividad en lo que se está simulando, permitiendo de ésta manera la toma de decisiones. Otra de las ventajas de la simulación de yacimientos, es que nos permite el monitoreo de yacimientos bien sea por áreas o por zonas, por pozo productor, por pozo inyector, por concesión, por migración de fluidos, entre otros; pudiendo de ésta manera generar escenarios de producción y optimizar las políticas de explotación.

Los métodos numéricos son necesarios debido a que las ecuaciones en derivadas parciales del modelo matemático representan:

a) Heterogeneidad del yacimiento (permeabilidad, porosidades variables y geometría irregular).

b) Sin linealidades de permeabilidades relativas y presión capilar con relación a saturaciones.

c) sin linealidades en las propiedades PVT de fluidos como función de presión, composición y temperatura. Dada la gran cantidad de cálculo asociado con la solución, el uso de computadoras es imprescindible.

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

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 los 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.



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La selección del modelo a utilizar, además del aspecto económico, está en función de lo que se desea simular y de la información con que se cuente para realizar la simulación, pero una regla general es utilizar el modelo más simple capaz de resolver el problema planteado



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4. RESOLUCIÓN

La simulación tiene como objetivo:

Predecir el comportamiento de los yacimientos sometidos a diferentes esquemas de producción, lo cual es de gran ayuda en la selección de las condiciones óptimas de explotación.

Pronosticar dónde y cuándo perforar los pozos. Observar el comportamiento de producción de futuras

reconplentaciones. Determinar cuál es el mejor esquema de recuperación adicional

para el yacimiento, número de pozos inyectores, inyección por arreglos, tasas de inyección y producción.

Determinar cuál es el mejor esquema de completación de pozos en un yacimiento (selectivo/doble).

Conocer qué tan sellantes son las fallas y las barreras de permeabilidad observadas.

La aplicación valida de la simulación de yacimientos generalmente toma en cuenta los siguientes aspectos:

Planificación de escenarios de desarrollo: La planificación de escenarios incluye los pasos que se deben ejecutar para obtener las reservas del yacimiento. En la medida en que la planificación del desarrollo progresa, se van utilizando o construyendo modelos más complicados

Esquemas de producción y estimación de reservas: Entre las tareas más importantes del ingeniero de yacimientos están las de estimar los futuros perfiles de producción y las reservas. Estas cifras se requieren con mucha frecuencia para los análisis económicos, las evaluaciones de campo y también para atender las disposiciones legales y reguladoras.

Seguimiento de yacimiento: Los modelos de simulación están reconocidos como la herramienta más importante para la evaluación de los esquemas de explotación. En esta área se incluyen perforación, estrategias de producción e inyección, justificación de reparaciones, estimulaciones, perforación horizontal y recuperación adicional.



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Distribución de producción: Muchos campos que contienen sus yacimientos agrupados verticalmente presentan, por lo general, problemas de distribución de producción, al tener los pozos completados en algunos de ellos. Esta política de explotación de campo pudiera contra venir el esquema de explotación de un yacimiento en particular al no disponer de los pozos necesarios para su explotación optima.

En el uso de simuladores sofisticados se deberá siempre pensar cuidadosamente los pro y contra de cada tipo de modelo. Usando 2-D se puede ahorrar tiempo pero se pueden obtener resultados irreales debido a que la situación es mucho más compleja para ser representada por una aproximación simplificada. Por otro lado, el uso de un modelo3-D puede sobre representar el problema

TIPOS DE SIMULADORES DE YACIMIENTOS.

Existen diversos tipos de simuladores de yacimientos que se ajustan a los datos o necesidades requeridas debido a la gran cantidad de simuladores de yacimientos, los cuales pueden clasificarse en función de las características que representan, el yacimiento en estudio o un proceso físico que se quiere reproducir. A continuación los tipos de simuladores:

Los que se definen según el tipo de dimensión, un yacimiento puede modelarse con los sistemas de mallado:• Simulador de cero dimensiones• Simulador de una dimensión• Simulador de dos dimensiones• Simulador de tres dimensiones

Los que se definen según el tipo de hidrocarburo contenido en el yacimiento:• Simuladores de gas• Simuladores de aceite negro• Simuladores geotérmicos• Simuladores de aceite volátil• Simuladores de gas y condensado.



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Los que se utilizan en procesos de recuperación mejorada• Simuladores de inyección de químicos• Simuladores de inyección de miscibles• Simuladores de recuperación térmica.

Es significativo mencionar que también existe una clasificación según el tipo de flujo, en función del número de fluidos en movimiento:• Simulador monofásico• Simulador bifásico• Simulador trifásico

5. NOMENCLATURA

k =PermeabilidadØ= PorosidadP=PresiónV=VolumenT=Temperaturaω = frecuencia angular∇ = operador diferencial vectorial

6. CONCLUSIONES

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.

La importancia de simular un yacimiento radica en que se determina de manera aproximada las reservas recuperables.

las soluciones no son exactas debido a que los datos ingresados no son precisos, no se puede confiar plenamente

RECOMENDACIONES



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Se debe siempre de cumplir todas las etapas de la simulación en orden para así generar datos más correctos y evitar futuros errores con menor índice de incertidumbre.

Tener muy en cuenta que al momento de realizar la simulación de un yacimiento el operador debe conocer varios factores que este puede presentar ya que estos programas informáticos solo calculan de forma mecánica y toman en consideración varios factores que por noción se despreciarían al momento de ingresar ciertos datos.

Planificar de la manera más adecuada siguiendo los pasos presentados en este trabajo de investigación ya que de esta manera se facilitara a una mejor compresión al rato de aplicar o de crear un modelo de simulación

7. BIBLIOGRAFÍA

Cerón, B. (2015). Introducción a la simulación. Quito

FREDDY HUMBERTO ESCOBAR MACUALO, Ph.D. SIMULACION DE YACIMIENTOS: Principios, Conceptos y Construcción de Mallas. (2003)

Arana, Victor Hugo; Escalona, David; Sánchez, Juventino: Apuntes de Simulación Numérica de Yacimientos.

Dr. Victor Hugo Arana Ortiz. Ing. David Trujillo Escalona. Ing. Juventino Sánchez Vela. (2004)APUNTES DE SIMULACIÓN NUMÉRICA DE YACIMIENTOS. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO. FACULTAD DE INGENIERÍA

Useche Franklin. (2004). SIMULADOR DE YACIMIENTOS WinB4D UNA PROPUESTA PARA MEJORAR SU APLICABILIDAD. Universidad Central de Venezuela. Para optar al Título de Ingeniero de Petróleo. Caracas. Venezuela


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