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República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular Para la Educación Universitaria Universidad Nacional Experimental “Rómulo Gallegos” Área: Ing. Hidrocarburos- Mención Petróleo San Juan de los Morros Edo: Guárico

“Simulación Numérica de Yacimientos”

Profesor: Elvis Cadenas

Bachilleres: Herrera Maria C.I 26.848.406 Tovar Lusneidy C.I 26.848.406

(30 de Marzo, del 2019)

Antes de empezar a manejar cualquier paquete de simulación de yacimientos es necesario conocer ¿qué es un simulador de 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. En otras palabras, se representa de comportamiento real del yacimiento a partir de un modelo matemático con ecuaciones que se resuelven con métodos numéricos. 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.

1.-Motivos más resaltantes de las caídas y de las alzas del petróleo a nivel mundial desde el punto de vista técnico y del mercadeo.

 Caída del petróleo: -Fracking: La gran caída del precio del crudo (aproximadamente 70% desde 2014) es culpa, principalmente, del exceso de oferta relacionada con la técnica de fracturamiento hidráulico o “fracking”, un método de extracción que consiste en fracturar rocas a gran profundidad con el uso de agua y aditivos químicos para obtener hidrocarburos, ignorando daños ambientales como contaminación del agua y la incidencia en los sismos. Este método ha sido aplicado feroz e indiscriminadamente por Estados Unidos para lograr duplicar su producción en apenas cinco años y pasar de ser el mayor importador neto del mundo a convertirse en el primer productor de petróleo, por delante de Arabia Saudí, con 11,6 millones de barriles. -Ambición imperial: Lo anterior podría explicarse también por la intención de Estados Unidos de doblegar gobiernos que le resultan incómodos como los de Rusia, Venezuela y Ecuador, además de su interés por el dominio de las reservas petroleras. Venezuela es el país con mayores reservas de crudo certificadas a nivel mundial, con 300.880 millones de barriles, lo que representa el 24,8 %, suficiente para los próximos 300 años. -Más crudo en circulación: Otro factor de la caída de los precios es que la OPEP, para no perder influencia en el panorama petrolero, había aumentado su producción. Además, Arabia Saudíta, mayor productor del bloque, quiso sustraer clientela a muchos de sus socios, sobre todo en Asia, aprovechando sus bajos costos de producción. De acuerdo a un informe emitido por la OPEP, la producción de petróleo de la organización subió de 32,1 millones de barriles diarios en 2015 a 32,5 en el primer trimestre de 2016 y luego a 33,2 para agosto

de este año. El aumento de la producción de crudo provino de Iraq, Arabia Saudí, Emiratos Árabe e Irán (tras decretarse el fin de las sanciones de Occidente por el cese de sus “aspiraciones nucleares”). -La demanda no se recupera: Además del exceso de oferta de petróleo, la demanda tampoco ha funcionado como se esperaba. Una desaceleración en el crecimiento de China y la tímida recuperación en las economías occidentales, no han propiciado una mayor demanda de crudo. -Altas temperaturas: El año 2015 fue el más cálido en la Tierra desde que se tienen registros y este hecho también impacta sobre el precio del petróleo. “El planeta se sigue calentando y no hay ningún cambio de rumbo global previsto a largo plazo”, explicó la NASA en un reciente informe sobre el clima y el calentamiento global. Un planeta más cálido implica una menor necesidad de hidrocarburos para calentarlo porque del petróleo se refina el gasoil, la materia más utilizada para la calefacción. Pese a estos factores considerados los principales causantes del desplome de los precios del petróleo los últimos años, hoy el mundo se muestra optimista ante el gran logro de la OPEP de concretar un recorte en su producción y devolver algo de equilibrio a este mercado.

 Caída que dejo el Alza: -Caída de la Bolsa de Valores: La caída establecida el presente martes 11 de Abril trae varias pérdidas a pesar del el fuerte crecimiento económico mundial continúa en su cuarto año y las perspectivas son favorables... sin embargo, hay riesgos ligados a la evolución de los mercados petroleros, a los desequilibrios mundiales y al creciente proteccionismo. -Subida de los precios: En cuanto a la subida del crudo últimamente en Lima y las diversas partes del mundo se acentuó un incremento en los derivados del combustible, así como también en algunos productos en con relación, esto afectaría en su mayoría a la economía del país, por eso se trato de mantener el mismo precio y tratar de reducir el ISC sin que varíe por ciertas semanas, aunque el alza llegó a $75.millones de dólares por barril se darán medidas necesarias para evitar riesgos económicos en el mundo.

2.-De acuerdo a las siguientes consideraciones que tipo de simulador utilizaría para el yacimiento y porque. a) Se considera que el agua y el crudo son inmiscible b) b) El agua es soluble en el aceite. c) Dentro del yacimiento los fluidos se encuentran en equilibrio termodinámico.

.Entonces se utilizaría el Modelo Composicional que puede ser considerado como una generalización del modelo Black Oil. Se requieren un modelo de simulación de yacimiento composicional cuando efectos de transferencia de masa en la interfase son significativos que ocurren en el proceso de desplazamiento del fluido. Este modelo por lo general define tres fases (gas, petróleo y agua) pero las composiciones reales de las fases del petróleo y gas explícitamente son reconocidos debido a su comportamiento PVT más complicado. Es decir los componentes separados (C1, C2, C3, etc.) en las fases del petróleo y de gas explícitamente son rastreados. La conservación de masas es aplicada a cada componente (el petróleo, el gas y agua) como en el modelo Black Oil. Los ejemplos de los procesos de yacimiento que pueden ser modelados usando un modelo composicional incluyen: – Inyección de gas con el petróleo movible por primer contacto o desarrollado (multi contacto) miscibilidad (por ejemplo influjo de CO2). – La simulacion de inyección de gas cerca en yacimientos que se encuentran cerca de condiciones críticas. – Procesos de recirculación de gas en yacimientos condensados.

3.- Los 3 aspectos a considerar sobre la importancia de efectuar una simulación.

La técnica de simulación de yacimientos desempeña un importante papel en la industria petrolera , porque nos permite obtener una data importante del yacimiento , ya que a través de ella se puede efectuar: 

Procesos de gerencia de yacimientos con la finalidad de administrar, monitorear y evaluar el desempeño del yacimiento, de acuerdo al o los diferentes esquemas de producción planteados.

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A través de esta técnica de simulación se pueden establecer mecanismos de producción y de aquí su cuantificación con lo cual se estima el factor de recobro aplicable al yacimiento con el objetivo de obtener finalmente las reservas.

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Se determina de manera aproximada las reservas recuperables, se determina también el método de perforación más económico, así como el tipo y diseño del pozo, el número de pozos a perforar, las tasas de inyección, instalaciones más adecuadas.

4.- Variable para efectuar una simulación.

Predecir el aporte de fluidos del yacimiento al sistema de producción de manera eficiente, representa uno de los aspectos más complejos en la ingeniería de petróleo. Múltiples técnicas han sido desarrolladas y utilizadas en la industria, a través de los años, en busca de obtener estimados más precisos del comportamiento del yacimiento. Una de estas técnicas es la simulación de yacimientos, la simulación de yacimientos involucra una gran cantidad de variables, tanto de ingeniería como de matemática, que afectan la precisión de sus resultados. Es entonces necesario, que el usuario del simulador de yacimientos cuente con los conocimientos y pericia, no sólo de los aspectos referidos a la ingeniería de petróleo, sino también, de los fundamentos matemáticos que rigen el funcionamiento del programa. Ello, puede garantizar un mejor aprovechamiento de las bondades que nos brinda una herramienta tan poderosa como lo puede ser un simulador de yacimientos.

5.-Tipos de fractura de los yacimientos naturalmente fracturados de acuerdo a su origen.

De acuerdo con su origen, las fracturas pueden ser clasificadas dentro de cuatro grandes grupos en las que nos encontramos: (fracturas tectónicas, fracturas regionales, fracturas diagenéticas y fracturas asociadas con la superficie.

-Fracturas Tectónicas: Este tipo de fracturas tienen su origen en algún encuentro tectónico local; se deben principalmente a fallamientos o plegamientos de la roca en tal punto. Este tipo de fracturas ayudan al mejoramiento de la permeabilidad e incluso de la capacidad de almacenamiento de la roca. -Fracturas Regionales: Al igual que las fracturas tectónicas, éstas se originan por eventos tectónicos, sin embargo, a diferencia de las anteriores éstas se caracterizan porque se desarrollan a través de áreas de terreno muy grandes con un cambio relativamente pequeño en el sentido de su orientación. -Fracturas Diagenéticas: Estas fracturas se originan cuando en la roca tiene lugar una reducción en su volumen, ya sea por secamiento de la roca, contracción térmica, dolomitización e incluso por lixiviación. Se generan por esfuerzos de tensión sobre la roca que producen el fracturamiento de la misma. -Fracturas Asociadas con la Superficie: Una roca que se halla en la corteza terrestre se encuentra sometida a una carga litostática (overburden) que equilibra los otros esfuerzos a los que está sometida la roca, cuando hay variación en la carga litostática, por ejemplo, al llevar la roca a superficie o tras una fuerte erosión en el terreno, el equilibrio inicial se verá alterado, con lo cual los esfuerzos de compresión terminan por fracturar la roca originando las fracturas asociadas con la superficie.

6.- Mencione 2 ventajas y 2 desventajas cuando estamos en presencia de fracturas naturales de un yacimiento.

Desventajas:  El estudio de los yacimientos naturalmente fracturados representa un desafío para la industria del petróleo y el gas, lo que se plantea en términos de detección, caracterización y modelado de fracturas, y simulación de yacimientos.  Estas fracturas pueden complicar la recuperación de los hidrocarburos en los yacimientos de alta permeabilidad. Ventajas:

 Las fracturas naturales pueden ayudar a transformar las rocas con una permeabilidad de matriz baja, en un yacimiento productivo.  En los yacimientos carbonatados, las fracturas naturales ayudan a generar

porosidad secundaria y estimulan la comunicación entre los compartimientos del yacimiento.

7.-Según la capacidad de almacenamiento de un YNF como se clasifica.

Clasificación según su capacidad de almacenamiento: La capacidad de almacenamiento en un yacimiento esta dada por el producto entre la porosidad y la saturación de los fluidos presentes en la roca, representando que tanto fluido puede acumular el yacimiento. Según esta clasificación existen tres tipos de YNF. 

Yacimientos Tipo A: En este tipo de yacimientos la capacidad de almacenamiento de la matriz es mucho mayor en relación con la de las fracturas.

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Yacimientos Tipo B: Estos yacimientos poseen una capacidad de almacenamiento prácticamente igual para la matriz y para las fracturas .

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Yacimientos Tipo C: La capacidad de almacenamiento es debida fundamentalmente a las fracturas, ya que la porosidad de la matriz es despreciable.

8.-Define que es un modelo de simulación convencional y un modelo numérico y establecer un modelo de relación. -Modelo de Simulación convencional: se concentra en datos no específicos ni reales, alterando los resultados de dicha simulación. Estos esquemas se hacen menos efectivos en la medida que los problemas se hacen más complejos.

Especialmente para definir la complejidad de los procesos físicos que ocurren en el yacimiento. -Modelo de Simulación Numérico: trata sobre las ecuaciones fundamentales en derivadas parciales, para el flujo de fluidos en el medio poroso, es decir, el flujo de cada una de las fases presentes. En el modelo de simulación numérico permite tomar en consideración una serie de suposiciones y aproximaciones que dan como resultado una serie de ecuaciones algebraicas y algoritmos.

9.- Analizar los componentes de los simuladores del yacimiento de petróleo y sus implicaciones en el logro de una explotación rentable del mismo.

La simulación numérica de yacimientos de petróleo puede definirse como el arte de pronosticar el comportamiento o funcionamiento de un yacimiento geológico de hidrocarburos de donde se obtiene producción en condiciones probables y presumibles. Como un arte que trata con las condiciones físicas existentes en la naturaleza, la ingeniería de yacimientos de petróleo tiene en cuenta muchos principios científicos. Las predicciones constituyen una de las partes más interesante de un estudio de simulación de yacimientos, ya que es posible visualizar el comportamiento futuro de un pozo o yacimiento al ser sometido a diferentes estrategias de explotación. Con las predicciones se puede examinar una gran variedad de escenarios y seleccionar una estrategia que probablemente represente el comportamiento más deseable del yacimiento en estudio. Adicionalmente, se puede poner a prueba la implementación de nuevas ideas y tecnologías; y de esta manera analizar sus beneficios que pueden tener para la explotación de los yacimientos. El uso principal o más importante que tienen las corridas de predicción es la evaluación de planes de desarrollo de yacimientos petrolíferos, sin embargo, también son utilizadas en el diseño de pozos de alivio para controlar pozos, para diseñar pruebas especiales de pozos, determinación de la capacidad de aporte de acuíferos hasta el monitoreo y descripción de pruebas de laboratorio. Actualmente se reconocen cuatro fuentes de energía para expulsar los fluidos del yacimiento por sus propios medios: 1. Empuje por energía externa de una carga hidrostática, como en el caso de aguas marginales y de fondo. Expansión de la capa de gas también se considera como fuente externa de energía. 2. Empuje por energía interna proveniente del gas disuelto en el petróleo. 3. Energía potencial debido a la acción de fuerzas que actúan sobre cuerpos, como la atracción gravitacional, resultantes por la diferencia en densidades de los fluidos en el yacimiento.

4. Energía superficial debida a fuerzas capilares. Como en muchas otras artes en que se trabaja con las complejidades de un medio natural, a veces. es conveniente sustituir una medida de una propiedad volumétrica por propiedades específicas microscópicas, aunque las propiedades componentes estén sujetas a pruebas físicas. Éste es el caso, por ejemplo, en el estudio de fuerzas capilares, las cuales dependen de la textura de la roca, humectabilidad, grado de saturación y tensión interfacial.

10.-Define un plan apropiado de explotación para el yacimiento basado en el principio de simulación que contribuya al logro de obtener una máxima recuperación a la mejor tasa de producción y con el mismo gasto posible.

Para optimizar la producción de yacimientos petrolíferos, es indispensable conocer el comportamiento de los mismos, lo que requiere un estudio detallado de las características y propiedades estáticas de los yacimientos. Las capacidades de la geología, todo perfectamente unificado con las herramientas de ingeniería geofísica y el yacimiento, permiten un estudio integrado, proporcionando una descripción precisa del modelo estático. Para poder generar un modelo estático de un yacimiento es necesario contar con datos estructurales, estratigráficos, petrofísicos y sedimentológicos. La integración de todos ellos da como resultado un modelo estático detallado del Yacimiento de interés. Actualmente estos datos pueden introducirse manualmente a un software que dará resultados acerca de la caracterización del yacimiento y simular su comportamiento futuro. Simulación de Yacimientos: Según (Toyo), Es construir un modelo, que permita reproducir el comportamiento de presión y producción de los fluidos presentes en el yacimiento, con la finalidad de poder analizar los diferentes esquemas de explotación, permitiendo el desarrollo óptimo de las reservas. 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 la conservación 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. Predicciones de un Yacimiento: Según Sánchez, establece que después de obtener un cotejo razonable del comportamiento histórico del yacimiento, se dispone de un modelo confiable para predecir su comportamiento futuro. Las características del yacimiento, el

conocimiento del ingeniero sobre el área en estudio, los lineamientos de producción y la planificación estratégica de explotación, determinaran las opciones de explotación que se podrían implantar en el yacimiento. Entre las alternativas comúnmente evaluadas, se encuentran las siguientes: 1-. Determinar el comportamiento futuro de un yacimiento sometido a agotamiento natural, inyección de agua o gas. 2-. Evaluar las ventajas de un proceso de inyección de agua de flanco contra un proyecto de inyección por arreglos. 3-. Determinar el efecto de la ubicación de los pozos y el espaciamiento. 4-. Investigar qué efectos tienen las variaciones de las tasas de inyección y/o producción, sobre el recobro. 5-. Investigar qué efectos tiene la perforación interespaciada sobre el recobro 6-. Definir políticas de completación de pozos en yacimientos superpuestos. 7-. Estudiar la factibilidad de recuperación adicional mediante otros procesos de inyección menos sofisticados como polímeros, surfactantes, Nitrógeno, WAG, inyección de gas miscible, CO2, otros. Las bases de los estudios de infraestructura de producción e inyección, así como los análisis de rentabilidad que permitirán seleccionar el esquema óptimo de explotación, son establecidas en base a las predicciones de estudios de simulación de yacimientos. Establecer caso base: Durante el proceso de predicción de un estudio de simulación, la primera corrida usualmente denominada Caso base, muestra el comportamiento de predicción si se continúa con el esquema actual de explotación. Este comportamiento es tomado como referencia para determinar las bondades de cualquier cambio factible en la política de explotación actualmente aplicada. Si el yacimiento está sometido a un esquema de recuperación adicional, se debe examinar la eficiencia del proceso, para decidir si es procedente investigar las posibilidades de efectuar mejoras al esquema actual de producción/inyección. De no existir un proceso de recuperación adicional, el comportamiento primario se toma como referencia para determinar las bondades de cualquier cambio factible en el esquema de explotación actualmente aplicado. Realizar predicciones bajo agotamiento primario: Estas predicciones consisten en evaluar alternativas para mejorar el esquema de agotamiento primario vigente (Caso base). Evaluar factibilidad de recuperación adicional: Los aspectos más relevantes que deben ser tomados en cuenta desde el punto de vista del recobro del yacimiento, para iniciar un proyecto de recuperación adicional

son Los puntos de inyección o patrón de inyección, considerando las características geológicas, estructura estratigráfica y sedimentológica.

Elaborar plan operacional: Las predicciones realizadas, tanto para recobro primario con o sin desarrollo adicional, como para recuperación adicional, permitirán elaborar un plan operacional para cada uno de los esquemas que se desea investigar en profundidad. Este plan debe contener número de pozos a perforar/reparar y su dedicación, el volumen requerido de inyección y su distribución entre inyectores, facilidades de producción/inyección requeridas, pronóstico de producción de petróleo, agua y gas, cronología de eventos, políticas de evaluación de pozos, plan de recolección de información y monitoreo. Estos parámetros servirán de base para la evaluación económica. El modelo de simulación de yacimiento inicial para el campo probablemente encontrado siempre tendrá errores, y que por lo tanto habrán fallas en algunos aspectos de sus predicciones de comportamiento de yacimiento. Y es por eso que en esta etapa se pueden establecer y tomar mejores decisiones de acuerdo a las predicciones actuales hechas, y así explotar óptimamente el campo en el futuro. Cuando ya se tienen todos los datos de las predicciones se procede a elaborar el plan de explotación más adecuado para el yacimiento en cuestión, es decir de acuerdo a sus características. Puede que el modelo inicial tenga ciertos errores, pero con la ayuda de la simulación podemos modelar los casos en los causales los resultados sean los más óptimos, en materia económica; reduciendo costos y aumentando las ganancias.