Simulación de depósitos – Un breve resumen
La simulación de depósitos presenta un rol fundamental como herramienta, a fin de entender mejor y prever el comportamiento de un determinado depósito. Los primeros simuladores de depósito eran descritos como modelos físicos, en los cuales arena, aceite y agua interactuaban entre sí. Asimismo, simuladores eléctricos, caracterizados por el flujo entre corriente eléctrica y fluidos eran frecuentemente utilizados. Con la llegada de tecnologías digitales, el modelado de depósitos alcanzó nuevos niveles, a través del desarrollo de simuladores capaces de describir numéricamente el comportamiento dinámico de los depósitos de aceite y gas.
Según mencionado anteriormente, el principal objetivo de realizar la simulación de un depósito es prever su desempeño bajo diferentes condiciones de producción, es decir, intentar definir una estrategia para optimizar la producción económicamente. Así, la simulación de depósito es capaz de responder a cuestiones como el volumen estimado de reservas, cuánto puede ser recuperado y con qué velocidad tal puede ser realizado. Algunas importantes consideraciones deben ser consideradas en la selección del mejor plan de desarrollo, de entre ellas el número de pozos y sus respectivas localizaciones, equipos de superficie y la aplicación de métodos avanzados de recuperación.
La herramienta necesaria para conducir un estudio de simulación es denominada simulador. Su desarrollo exige un amplio conocimiento de las propiedades petrofísicas y procesos físicos que ocurren en un depósito, así como conocimientos sólidos en modelado matemático y programación. Asimismo, el ingeniero tornase parte fundamental durante la realización de este estudio, una vez que es responsable por analizar cuidadosamente e interpretar una cantidad enorme de informaciones generadas durante los procesos y, así, refinar las más relevantes a fin de obtener la mejor descripción del depósito. Una vez que esta descripción es alcanzada, el simulador realizará las tareas referentes a la optimización.
El simulador es creado a partir de la subdivisión de un depósito en elementos de volumen finito, en un proceso conocido como discretización. El depósito es, así, dividido en una serie de bloques interconectados y el flujo entre ellos se resuelve numéricamente. Cada volumen contiene propiedades petrofísicas que representan el depósito moldeado y analizado, y el conjunto de todos los elementos es denotado por una malla (grid). Una vez que la mayoría de los depósitos posean una complexa estructura interna y elementos de difícil moldeado, como fallas y fracturas, un buen modelo aproximado demanda un grande número de células.
La figura a continuación ilustra la distribución de permeabilidad en un depósito, evidenciando como esa propiedad varía a lo largo de las camadas del depósito.
Las ecuaciones utilizadas para describir los modelos de depósito derivan de principios fundamentales como equilibrio termodinámico, conservación de masa, transferencia de calor, así como flujos en medios porosos, que son administrados por la Ley de Darcy. Tales ecuaciones son expresas en la forma finita y diferencial, que discretiza el problema en tiempo y espacio; eso permite al simulador computar el flujo a través de todo el depósito.
De entre los diversos tipos de simuladores comerciales disponibles, la grande mayoría utiliza el modelo black-oil. La elección de un simulador de depósito adecuado depende de los objetivos de la simulación, del tipo de depósito y de los mecanismos de producción involucrados. El Kraken es un post-procesador para simulación de depósitos de petróleo desarrollado por ESSS que presenta una poderosa y avanzada interfaz del usuario proyectada para visualización y manipulación de múltiples escenarios y conjuntos de datos. Este artículo presenta una visión general sobre Simulación de Depósitos y destaca características esenciales de un simulador de depósitos, así como su rol en la gestión de depósitos. Asimismo, algunos ejemplos de visualización de propiedades utilizando el Kraken son presentados a continuación.
Tras algunas series de simulaciones, los resultados pueden ser visualizados a través de herramientas de análisis especializadas, que son generalmente utilizadas para plotear gráficos a tasas de producción, por ejemplo, como mostrado en la figura a continuación:
Asimismo, otros tipos de manipulación de datos pueden ser realizados a través de gráficos y visualizaciones en 3D. La figura a continuación ilustra las localizaciones de algunos pozos (well location) y sus representaciones en un grid.
El Kraken es capaz de realizar análisis avanzadas, como visualización de streamlines. Estas son representaciones del flujo instantáneo e indican áreas de drenaje e riego asociadas a pozos productores e inyectores. Streamlines son consideradas importantes técnicas de post-procesamiento una vez que son utilizadas para evaluar a eficiencia de pozos productores e inyectores, así como auxiliar otras actividades, como análisis de sensibilidad y ajuste de histórico.
En resumen, la simulación de depósitos posee un rol crucial en el desarrollo de un campo, una vez que ella actúa en la selección de una estrategia de producción que maximizará los lucros de las operaciones. El uso de herramientas de post-procesamiento como el Kraken, en conjunto con las simulaciones, promueve una visualización y manejo de datos eficiente, mientras reduce el tiempo gasto durante los procesos.
