Aporte de las Líneas de Corrientes a la Simulación de Yacimientos
El estudio típico de un yacimiento mediante modelos de simulación amerita considerar de miles a millones de celdas para poder representar el comportamiento de los fluidos en el medio poroso, definir fallas u otras características geológicas más complejas. Esto permirá mantener un seguimiento de invasiones de agua o gas y el monitoreo de múltiples pozos. Cada pozo esta acompañado de una historia de producción o inyección que será necesario ajustar. La búsqueda de un modelo de simulación que sea lo suficientemente refinado y a un bajo costo computacional constituye realmente un desafío tanto para el presupuesto de una empresa como para la paciencia de un ingeniero.
Para hacer frente a este desafío muchos simuladores comerciales, tal como e
s el caso ECLIPSE (Schlumberger), usan una metodología de Diferencia Finita (DF) [Figura 1] . Otra alternativa para resolver el problema consiste en el uso de Líneas de Corriente (LDC) [Figura 2] . Una línea de corriente se puede visualizar como la trayectoria descrita por una tintura cuando es transportada por una corriente de agua.
Es bien conocido que el fluido en el yacimiento es impulsado por diferencias de presión, fuerzas gravitacionales y diferencias de densidad debido a una diferencia de composición o temperatura. Teniendo esto presente se pueden determinar desde líneas isóbaras del yacimiento hasta superficies de contorno a lo largo de las cuales el fluido es impulsado. El fluido se desplaza desde una superficie de contorno de alta energía hasta una de baja energía. Una línea de corriente siempre esta dispuesta perpendicularmente a las líneas de empuje constante [Figura 3] . Este hecho puede extrapolarse a tres dimensiones, y en lugar de líneas de corriente se puede hablar de tubos de corriente que definen por si mismos un volumen de fluido específico que se mueve en conjunto.
Los simuladores de DF deben tratar una compleja relación entre el flujo y el balance de materia, lo cual no ocurre con los simuladores basados en LDC, ya que el fluido no pasa de una línea de corriente a otra. El flujo dentro de una línea de corriente se puede considerar de forma independiente de cualquier otra corriente. Debido a que el problema del transporte no es lineal la solución del modelo de DF puede ser muy sensible al tamaño y orientación de las celdas.
La simulación de líneas de corrientes es ideal para el modelo de grandes sistemas heterogéneos con múltiples pozos, dominados por convección, situación en la cual los métodos de DF pueden fallar. Por otro lado, el método de LDC no resulta tan satisfactorio para desplazamientos físicos complejos caracterizados por alta compresibilidad, efectos capilares significativos y comportamiento de fases poco predecibles. El simulador de LDC soluciona el campo de presiones ignorando las fuerzas capilares y asumiendo los efectos gravitacionales y térmicos como insignificantes.
Si bien es cierto que los simuladores de líneas de corrientes no reemplazan a los simuladores convencionales, son una herramienta complementaria ya que pueden aportar valiosa información del flujo de fluidos en el yacimiento que mediante otros simuladores sería virtualmente imposible en un tiempo razonable. Además facilita el entendimiento del modelo y ayuda a optimizar el comportamiento de producción del campo. Así mismo, permite determinar el orígen del o los fluidos que fluyen hacia un pozo productor, ya sea que provenga de un acuífero cercano, de uno o varios inyectores, o de la zona de petróleo por citar ejemplos. Un modelo de LDC tiene muchas ventajas frente a los simuladores convencionales, tanto en velocidad como en la fácil visualización del flujo inyector-productor, así como una mejor identificación del área de drenaje.
Para hacer frente a este desafío muchos simuladores comerciales, tal como e
s el caso ECLIPSE (Schlumberger), usan una metodología de Diferencia Finita (DF) [Figura 1] . Otra alternativa para resolver el problema consiste en el uso de Líneas de Corriente (LDC) [Figura 2] . Una línea de corriente se puede visualizar como la trayectoria descrita por una tintura cuando es transportada por una corriente de agua.
Es bien conocido que el fluido en el yacimiento es impulsado por diferencias de presión, fuerzas gravitacionales y diferencias de densidad debido a una diferencia de composición o temperatura. Teniendo esto presente se pueden determinar desde líneas isóbaras del yacimiento hasta superficies de contorno a lo largo de las cuales el fluido es impulsado. El fluido se desplaza desde una superficie de contorno de alta energía hasta una de baja energía. Una línea de corriente siempre esta dispuesta perpendicularmente a las líneas de empuje constante [Figura 3] . Este hecho puede extrapolarse a tres dimensiones, y en lugar de líneas de corriente se puede hablar de tubos de corriente que definen por si mismos un volumen de fluido específico que se mueve en conjunto.
Los simuladores de DF deben tratar una compleja relación entre el flujo y el balance de materia, lo cual no ocurre con los simuladores basados en LDC, ya que el fluido no pasa de una línea de corriente a otra. El flujo dentro de una línea de corriente se puede considerar de forma independiente de cualquier otra corriente. Debido a que el problema del transporte no es lineal la solución del modelo de DF puede ser muy sensible al tamaño y orientación de las celdas.
La simulación de líneas de corrientes es ideal para el modelo de grandes sistemas heterogéneos con múltiples pozos, dominados por convección, situación en la cual los métodos de DF pueden fallar. Por otro lado, el método de LDC no resulta tan satisfactorio para desplazamientos físicos complejos caracterizados por alta compresibilidad, efectos capilares significativos y comportamiento de fases poco predecibles. El simulador de LDC soluciona el campo de presiones ignorando las fuerzas capilares y asumiendo los efectos gravitacionales y térmicos como insignificantes.
Si bien es cierto que los simuladores de líneas de corrientes no reemplazan a los simuladores convencionales, son una herramienta complementaria ya que pueden aportar valiosa información del flujo de fluidos en el yacimiento que mediante otros simuladores sería virtualmente imposible en un tiempo razonable. Además facilita el entendimiento del modelo y ayuda a optimizar el comportamiento de producción del campo. Así mismo, permite determinar el orígen del o los fluidos que fluyen hacia un pozo productor, ya sea que provenga de un acuífero cercano, de uno o varios inyectores, o de la zona de petróleo por citar ejemplos. Un modelo de LDC tiene muchas ventajas frente a los simuladores convencionales, tanto en velocidad como en la fácil visualización del flujo inyector-productor, así como una mejor identificación del área de drenaje.
En la actualidad, con el uso de simuladores comerciales, basados en líneas de corrientes ,tales como Frontsim (Schlumberger) o 3DSL (Streamsim Technologies), se pueden obtener resultados suficientemente precisos, a un bajo costo computacional, siempre que los efectos capilares, gravitacionales y térmicos sean insignificantes. El métodos de LDC y DF se complementan uno al otro. Usados en conjunto permiten una representación más cercana al yacimiento y a los patrones de flujos que en él se desenvuelven.
Fuentes Bibliográficas
Afilaka J.O., Bahamaish J. et al. “Mejora de los Yacimientos Virtuales”. Oilfield Review, Vol 13. No. 1 (Verano de 2001)
Baker R. “Streamline Technology: Reservoir History Matching and Forecasting = Its Success, Limitations, and Future”; Journal of Canadian Petroleum Technology, Special Edition, Vol. 40, No. 4, April 2001.
Carrero E. “Aplicación de la simulación de yacimientos basada en las lineas de corriente en procesos de inyección de agua” Universidad del Zulia. Facultad de Ingeniería. Septiembre 2001. Tesis Especial de Grado.
Grinestaff, G.K et al. “Waterflood Pattern Allocations: Quantifying the Inyection to Producer Relationship with Streamline Simulation”; paper SPE 54616, May 1999.
Lolomari T.,Bratvedtk et al. “The Use of Streamline in Reservoir Management: Methodology and Case Studies”; paper SPE 63157, October 2000.