Sección PROPS

El propósito fundamental de esta sección es la de contener las propiedades de la roca y de los fluidos que dependan de la presión y de la saturación, a grandes rasgos la información requerida seria:

Fluidos

• PVT de los fluidos
• Densidad/Gravedad

Roca

• Permeabilidades relativas
• Presión capilar
• Compresibilidades

Toda esta información es necesaria para evaluar la densidad de las fases tanto a condiciones de yacimiento como a condiciones de superficie mediante el uso de ecuaciones de estado

Como ya he mencionado muchas veces nosotros estamos usando el simulador ECLIPSE 100 que es un simulador BLACK OIL, es decir todas las ecuaciones de estado que usa para el cálculo de cada fase corresponde a solo un área del diagrama PT y a la envolvente de fase del hidrocarburo

Este diagrama de fases muestra el comportamiento general de una mezcla multicomponente de hidrocarburos

Ahora el simulador BLCAK OIL como comente anteriormente solo trabaja con eficiencia en ciertas zonas de este diagrama como muestra la imagen

Por lo tanto es muy importante conocer el estado de los fluidos en el yacimiento para conocer qué tipo de simulación hacer, si BLACK OIL o COMPOSITIONAL. Ya que en función de los fluidos que se tengan el simulador usara ecuaciones de estados y rutinas de cálculo diferentes.

Ahora para introducir la información para un modelo Black oíl existen diversos KEYWORDS con argumentos que hay q usar, estos son:

GRAVITY, PVTO, PVDG, PVTW, ROCK, SWOF, SGOF, PVDO, PVCO, PVZG etc... (Para conocer todos los KEYWORD que se usan en esta sección revisar el manual)

Como ya vimos en la sección RUNSPEC es necesario determinar las fases presentes en el modelo ya que los datos de cada fase serán colocados en esta sección, un esquema generalizado de las fases se muestra a continuación con los keywords que deben ir en la sección RUNSPEC

MULTIPLES REGIONES PVT

Existen casos donde las propiedades de los fluidos varia dentro de un mismo yacimiento para esto ECLIPSE tiene la opción de separar por regiones al yacimiento y asignarle a cada región un PVT diferente, para hacer esto hay que colocar en la sección RUNSPEC los siguientes KEYWORD:

TABDIMS y EQLDIMS

En la sección PROPS ese deben colocar las diferentes tablas PVT para cada fluido y finalmente en la sección REGIONS se incluirían los KEYWORDS PVTNUM y EQLNUM

También se puede usar el API TRACKING con los siguientes KEYWORDS

En RUNSPEC, se usa API, luego en PROPS se debe colocar como mínimo un dato de PVT completo para petróleos con API alto y finalmente en la sección SOLUTION los KEYWORDS OILAPI y APIVD

Con estos KEYWORDS definimos las propiedades de los fluidos en el modelo, ahora hay que definir las propiedades del la roca, para esto se usa el KEYWORD ROCK.

Con este KEYWORD se introducen los valores necesarios de la roca para q el simulador trabaje y recálcale algunas otras variables como lo es el volumen poroso,

También en esta sección se colocan las tablas de presión capilar y de saturaciones usando los KEYWORDS SWOF, SGOF, SWFN, SGFN, SOF3, entre otros para conocer más información de estos KEYWORDS revisen el manual XD

Sección EDIT

Sección EDIT

El principal propósito de esta sección es la de modificar las propiedades de la sección GRID, para esto existe una diversidad de KEYWORD que permiten la modificación de muchos de los valores ingresados anteriormente en la sección GRID.

Las salidas de la sección GRID que pueden ser modificadas:

DEPTH, PROV, TRAN (X, Y, R, THT,Z)

Operadores

MULTIPLY, BOX, EQUALS, COPY, ADD, MINVALUE, MAXVALUE

Otros

EDITNNC, MULTPV, MULTFLT

Para las modificaciones de la transmisibilidad, se debe recordad que el KEYWORD TRAN afecta a las conexiones no vecinas. Los multiplicadores de la transmisibilidad no deberían ser aplicados cuando se tienen refinamientos locales ya que pueden generar problemas con el modelo.

Sección GRID

La sección GRID tiene como finalidad la de proveer al simulador de la información necesaria para el cálculo del volumen poroso y transmisibilidades en todas las direcciones, esta información es usada para calcular el flujo de cada fase entre celdas para cada paso de tiempo.

El volumen poroso es calculado a partir de:

Donde:

PV = volumen poroso

ᶲ = porosidad

Vcell = volumen de la celda

NTG = Net To Gross, espesor de arena neta

Y para el cálculo de la transmisibilidad se usa:

Donde:

K = permeabilidad

A = área

NTG = Net To Gross

L =Longitud

Como se puede observar de las ecuaciones anteriores la información mínima requerida para el cálculo de las dos variables son:

• Geometría (dimensiones de las celdas)
• Propiedades

o Porosidad
o Permeabilidad
o Net to Gross

Por este motivo toda esa información debe ser colocada en la sección GRID para poder determinar tanto la transmisibilidad como el volumen poroso

Para colocar estos valores de forma tal que el simulador pueda usarlos es necesario usar diferentes KEYWORDS en función de cada variable a introducir y de la geometría del grid o mallado

 

El simulador ECLIPSE soporta principalmente 4 tipos diferentes de mallados o grids, los cuales son:

BLOCK CENTERED

Este tipo de geometría usa los KEYWORDS DX, DY, DZ y TOPS. Las celdas en este tipo de geometría son rectangulares y tienen las caras inferiores y superiores horizontales con lados verticales.

CORNER POINT.

Este tipo de geometría usa los KEYWORD COOR y ZCORN, estas celdas pueden tener una mayor variedad de formas, las cuales facilitan el modelaje de estructuras complejas, como fallas inversas, pliegues, superficies erosivas etc. Este tipo de geometría generalmente es mucho más voluminosa que una block centered y para generarla es necesario el uso de un pre-procesador como FloGrid o Petrel.

 

RADIAL

Este tipo de geometría se usa muy usualmente para estudios de las cercanías del pozo y usan los KEYWORDS DR, DTHETA y DZ, este tipo de mallado puede ser usado como refinamiento local para estudios avanzados de flujo.

 

UNSTRUCTURED (PEBI)

En estos casos el volumen poroso, la transmisibilidad y el ordenamiento de las celdas son pre-procesadas con otros programas como FloGrid.

Este tipo de mallado puede ser útil para el modelado de yacimientos muy complejos geométricamente hablando, pero debido a su irregularidad pueden generar errores de convergencia y retrasos en los cálculos de flujo entre celdas.

 

Como ya vimos dependiendo del nivel de complejidad del modelo será necesario generar un tipo en especifico de geometría para el mallado, las geometrías más usadas suelen ser la corner point y la radial, sin embargo cuando se quieren simular modelos sencillos se usa mayormente una geometría block centered con refinado local.

Geometría BLOCK CENTERED vs. CORNER POINT

Las geometrías corner point y las block centered pueden ser muy similares sin embargo existen diferencias muy notables que hay que tener en cuenta al momento de generar el mallado.

Block Centered.

• Descripción simple de la celda
• No se requiere pre- procesador
• Los datos de geometría son pequeños
• Las estructuras geológicas son modeladas simplemente
• Es difícil modelar acuñamientos y deformaciones
• Conexiones incorrectas de celdas a través de las fallas

Corner Point

• Descripción de la celda puede ser compleja
• Pre-procesamiento necesario
• Datos geométricos voluminosos
• Las estructuras geológicas pueden ser modeladas con precisión
• Acuñamientos e inconformidades son modeladas con fidelidad
• Las adyacencias de las capas a las fallas son modeladas con exactitud.

DEFINICION DE PROPIEDADES EN LAS CELDAS

Como se menciono anteriormente en esta sección se definen las propiedades de las celdas, con los KEYWORDS anteriormente mencionados definimos la geometría, pero ahora faltan definir las propiedades de las celdas. Estas propiedades son definidas en mediante la utilización de nodos, los cuales generalmente son ubicados en el centro geométrico de cada celda, a este único punto se le asignaran los valores de todas las propiedades de la celda, y con este punto discreto es que el simulador realizara sus cálculos.

Para definir las propiedades se usan KEYWORDS con argumentos como PORO, PERMX, PERMY, PERMZ, NTG etc. Como estos KEYWORD son con argumentos deben terminar en slash (/)

Ejemplo.

PORO

0.250 / Define la porosidad en todas las celdas como el 25%

PERMX

45 / define le permeabilidad en X como 45 a toda la malla (las unidades depende del keyword colocado en la sección RUNSPEC)

COPY

PERMX PERMY /

PERMX PERMZ /

/ copia el valor de la permeabilidad en X para Y y Z en toda la malla.

Esto sería para el caso en el cual las propiedades sean constantes en todo el modelo, pero si esto no ocurriera el valor de estas propiedades en cada celda varía, en este caso se asigna el valor para las celdas que se quieran.

Ejemplo:

Se usa el KEYWORD EQUALS para modificar la propiedad.

EQUALS

PERMX 1500 / define esta permeabilidad a todas las celdas

PERMX 100 1 20 1 5 1 1 / edita la permeabilidad de las celdas en cada capa

PERMX 350 1 20 1 5 2 2 /

PERMX 500 1 20 1 5 3 3 /

PERMX 200 1 20 1 5 5 7 /

PERMX 150 1 20 1 5 7 8 /

PERMX 75 1 20 1 5 8 9 /

PERMX 50 1 20 1 5 10 10 /

/

Es muy importante tener en cuenta que debe existir solo un único valor de una propiedad para cada celda, incluso las celdas inactivas deben tener valores definidos, estos valores deben ser explícitos, es decir los valores no se pueden ingresar como funciones.

Convención de lectura para los tipos de geometrías

Geometrías cartesianas (block centered, corner point)

La información es leída primero en la dirección X, luego en la Y y finalmente la Z

Geometría radial

La información de la celda es leída primero con R seguida por q y luego k

Geometría Unstructured

Este tipo de geometrías no poseen organización en filas o columnas, por esto esta información debe ser asignada por FloGrid para que ECLIPSE pueda leerla

Celdas Inactivas

Esto le permite a ECLIPSE evitar la simulación en celdas no importantes, para esto se usan los siguientes KEYWORDS:

ACTNUM indica si la celda es activo o inactiva.

MINPV. Indica el mínimo volumen poroso para que la celda sea activa

PINCH indica el mínimo de espesor par que la celda sea activa

Cuando se poseen modelos de mallados muy complejos que tienen una cantidad considerable de celdas se puede usar el KEYWORD INCLUDE para que ECLIPSE lea un archivo .grdecl que contenga toda la información de la geometría del mallado, este KEYWORD es con argumento y se usa de la siguiente forma.

INCLUDE

Nombre_del_archivo.grdecl/

Conexión de celdas no vecinas.

Esto es muy importante a tenerlo en cuenta cuando se poseen geometrías complejas donde exista flujo entre celdas sin índices adyacentes debido ha

• Acuñamientos
• Fallas
• Acuíferos usualmente lo necesitan
• Refinamientos y engrosamientos locales
• Modelos radiales
• Modelos de doble porosidad/permeabilidad

NNC en geometría radial

Convención de índices

Opciones para la Transmisibilidad

Como vimos la transmisibilidad es calculada con las variables que se colocan en esta sección, por esto existen varios KEYWORDS que permiten modificar la forma en q es calculada.

NEWTRAN

Es un promedio armónico de la transmisibilidad de media celda

Se basa en el área mutua de dos celdas

Se toma en cuenta automáticamente la corrección por profundidad

OLDTRAN

Promedio armónico de la perm * promedio aritmético del área.

OLDTRANR

Promedio armónico de (perm*área)

Aplica la corrección de profundidad

En esta sección también se pueden modelar lutitas mediante el “ Geocellular “model, Shale layers y como brechas o “gaps” entre capas

Como es razonable estas formas de modelado de lutitas poseen ventajas y desventajas pero no las comentare en este blog.

Modificaciones de la Transmisibilidad

Como es sabido la transmisibilidad entre celdas en ciertas ocasiones es conocida y es necesario ajustar el modelo con esos valores, por ejemplo cuando se presenta una falla sellante.

Controles de salida de la sección GRID

Para reportes

-RPTGRID Solicita reportes de varios keywords de la sección GRID

-BOUNDARY limita la salida del PRT a un rango específico de I, J y K

Para visualizaciones 3D

-GRIDFILE genera un archivo .egrid

-INIT propiedades estáticas archivo .init

Sección RUNSPEC

Como se ha mencionado en las entradas anteriores para poder comenzar a realizar simulaciones de yacimiento es necesario construir un modelo, este modelo consta principalmente de dos partes, el modelo estático y el modelo dinámico. El modelo estático contiene toda la información de las características y propiedades de la roca yacimiento, como: geometría de la estructura, permeabilidad, porosidad etc. El modelo dinámico ya incluye el resto de la información necesaria para poder definir el modelo de simulación.

Cuando se trabaja con eclipse se debe vaciar o colocar la información del modelo del yacimiento en un archivo .DATA, este archivo debe ser escrito siguiendo unas pautas para que el simulador pueda leerlos y utilizarlos para sus cálculos de presión y saturación para cada paso de tiempo. Como mostré en publicaciones pasadas el archivo .DATA de ECLIPSE posee 8 secciones para colocar la información del modelo, en la publicación anterior comente brevemente la información que se debe colocar en cada una de las 8 secciones del archivo .DATA, en este archivo también se le dice al simulador que variables reportar para cada paso de tiempo.

Ahora en esta publicación y en las posteriores iré describiendo como construir cada una de las secciones del .DATA.

Sección RUNSPEC

Esta sección es la primera que debe escribirse en el archivo .DATA, esta sección consiste en una serie de KEYWORDS, los cuales activan ciertas opciones en el modelaje del yacimiento o contienen información, para los KEYWORDS que contienen información esta se llamara “el argumento”, esto es muy importante ya que cada KEYWORD con información tendrá cierto número de argumentos que necesitaran ser rellenados para poder usarlo y este tipo de KEYWORD llevaran al final de la línea un slash (/). Si el slash se coloca antes de terminar con los argumentos todos los argumentos después de la posición del slash serán rellenados con los valores predeterminados, lo mismo pasara si se omite un KEYWORD, es decir si se omite colocar un KEYWORD que es necesario para la simulación el simulador colocara el valor predeterminado de dicho KEYWORD.

Ahora la sección RUNSPEC para un archivo .DATA para una corrida en ECLIPSE 100 debe contener como mínimo estos KEYWORDS.

KEYWORD DESCRIPCIÓN

TITLE Titulo del modelo

DIMENS Numero de celdas en las direcciones X, Y, Z

OIL, WATER, GAS, Fase activa que está presente en el modelo

VAPOIL, DISGAS

FIELD/METRIC/LAB Unidades del modelo

START Inicio de la simulación

WELLDIMS Pozos y dimensiones de los grupos

Para ECLIPSE 300 el mínimo de KEYWORDS en esta sección es muy similar, la diferencia radica en que se usa el KEYWORD COMPS o BLACKOIL para indicarle al simulador con cuales ecuaciones de estado hacer los cálculos, y para simulaciones térmicas el KEYWORD THERMAL debe estar presente

Entonces una sección RUNSPEC básica seria de la forma:

=============Sección RUNSPEC=======================

RUNSPEC

--nombre de la sección SIEMPRE debe ir de primero y en mayúsculas

TITLE

--KEYWORD para colocarle un titulo al modelo de simulación

Modelo de sección RUNSPEC básica

DIMENS

--KEYWORD con argumento, debe colocarse las dimensiones en X, Y, Z del modelo y como posee argumento terminar con slash (/)

10 10 01/ modelo con 10 celdas en X, Y, Z

OIL

--KEYWORD sin argumento indica la presencia de la fase OIL en el modelo

DISGAS

--KEYWORD sin argumento indica la presencia de la fase gas en solución (DISGAS) en el modelo

GAS

--KEYWORD sin argumento indica la presencia de la fase GAS en el modelo

WATER

--KEYWORD sin argumento indica la presencia de la fase WATER en el modelo

FIELD

--KEYWORD sin argumento que indicas las unidades que utiliza en modelo, en este caso son unidades de campo

START

--KEYWORD con argumento que indica la fecha de inicio de la simulación, poseen tres argumentos DIA MES (solo las tres primeras letras del mes en ingles) AÑO /

11 JAN 1988/

WELLDIMS

--KEYWORD que indica las dimensiones de la matriz de los pozos posee 12 argumentos, solo comentare los usados para ECLIPSE 100

1. Máximo numero de pozos en el modelo
2. Máximo número de conexiones por pozo
3. Máximo número de grupos en el modelo
4. Máximo número de pozos por grupo

10 10 2 10 / Todos los argumentos después del slash serán colocados los valores predeterminados

Existen muchos más KEYWORD que pueden ser escritos en la sección RUNSPEC para habilitar ciertas funciones del simulador, pero como este blog no es un curso ni pretende serlo en ningún momento no los explicaré, si quieren saber más de esos KEYWORDS busquen en el REFERENCE MANUAL de ECLIPSE la sección Data File Overview la RUNSPEC SECTION y ahí se detallan cada uno de ellos.

La sección RUNSPEC también se usa para hacer FASTS RESTARTS, es decir corridas rápidas de restart, estas corridas en pocas palabras son datos de corridas anteriores guardadas en un archivo que luego el simulador usará para simular paso de tiempo posterior a esas corridas, estas corridas generalmente se configuran en la sección SCHEDULE que será comentada en otra entrada.

En conclusión la sección RUNSPEC es la que se encarga básicamente de:

• -Definir las características básicas del modelo
• -Establecer la fecha de inicio de la simulación
• -Definir la cantidad de memoria que usara cada variable del modelo

Generación de un modelo de simulación desde cero

Para poder comenzar a utilizar los simuladores, es necesario introducir toda la información necesaria del modelo para que el simulador comience a realizar los cálculos de presión y saturación a lo largo del tiempo, este archivo que contiene toda la información necesaria se llama “archivo de datos” y para eclipse poseen una extensión “.DATA”, dentro de este archivo estará toda la información del modelo lista para ser usada por el simulador.

Como el simulador es una herramienta computacional y todas las herramientas computacionales están escritas en algún lenguaje de programación la entrada de datos debe hacerse en el mismo lenguaje, es decir para que el computador procese la información el programa debe “entender” la información que le estamos suministrando, por este motivo existe una serie de comandos o palabras claves “KEYWORDS” que le indican al simulador como trabajar con la variable que le estamos introduciendo, es importante recordar que la definición de las variables es de vital importancia para cualquier herramienta computacional ya que esto le indica al computador como debe manejar la variable y cuanta memoria RAM del sistema apartar para guardar los valores de dicha variable.

Ahora como se mencionó en publicaciones anteriores un archivo de datos o un .DATA de ahora en adelante debe poseer principalmente 8 secciones las cuales son:

• RUNSPEC: Características generales del modelo
• GRID: Geometría de la malla y propiedades de la roca
• EDIT: Edición de la sección GRID (Opcional)
• PROPS: Propiedades PVT y roca-fluido
• REGIONS: Subdivisión del yacimiento (Opcional)
• SOLUTION: Inicialización del modelo
• SUMMARY: Vectores de salida para gráficos (Opcional)
• SCHEDULE: Información de los pozos y pasos de tiempo

Ahora cada sección del .DATA posee sirve para introducir una parte de la información del modelo, en este post solo hablare someramente sobre cada sección, luego se crearan post exclusivos para las secciones más importantes al momento de la construcción de un modelo desde cero.

Sección RUNSPEC

La sección RUNSPEC tiene dos propósitos principalmente. La primera es la asignación de la memoria para varios componentes o variables de la simulación, lo que hace en pocas palabras es asignar o reservar el “tamaño” necesario en la memoria principal para las variables a usar en el modelo, estos componentes o variables incluyen: Malla de simulación, Pozos, Datos tabulares (tablas de permeabilidades PVT etc...), Trabajo de cálculos. El otro propósito es el de especificar las características básicas del modelo, es decir fecha de comienzo de la simulación o la invocación de opciones de simulación usando diferentes KEYWORDS

Ejemplo:

RUNSPEC ============================================================================

TITLE

Muestra para el Blog

DIMENS

10 13 5 /

NONNC

OIL

WATER

FIELD

EQLDIMS

1 100 10 1 1 /

TABDIMS

1 1 20 20 1 1 /

WELLDIMS

5 10 1 5 /

NUPCOL

3 /

START

1 'JAN' 2005 /

NSTACK

100 30 /

UNIFIN

UNIFOUT

FMTIN

FMTOUT

NOECHO

Sección GRID.

El propósito fundamental de esta sección es la de proveer a ECLIPSE la información necesaria para los cálculos del volumen poroso de cada celda y la transmisibilidad en todas direcciones, esta información será usada para calcular el flujo de cada fase entre celdas desde un paso de tiempo hasta otro paso de tiempo.

Esta sección necesita como mínimo:

Propiedades de cada celda como:

• Geometría, dimensiones y profundidades,
• Propiedades como. Porosidad, permeabilidad, espesor neto.

Ejemplo:

GRID ===============================================================================

GRIDFILE

2 /

INIT

OLDTRAN

DX

650*500 /

DY

650*500 /

DZ

650*50 /

BOX

1 10 1 13 1 1 /

TOPS

130*2000.0 /

ENDBOX

PORO

0.12 0.20 0.11 0.15 0.06 0.05 0.05 0.07 0.07 0.06

/

PERMX

130.79 168.23 106.58 143.63 33.92 33.21 20.65 59.86 64.31 56.61

/

PERMY

131.83 167.36 111.13 158.41 38.72 32.19 22.74 58.64 63.64 54.04

/

PERMZ

125.44 163.33 102.61 157.46 31.73 30.82 22.23 58.55 65.39 48.35

/

Sección EDIT.

La sección EDIT provee la información requerida para calcular el volumen poroso, transmisibilidad, profundidad central de la celda, directa y las conexiones no vecinas para el mallado de simulación, esta sección es opcional.

Sección PROPS.

El propósito de la sección PROPS es la de suministrar la información necesaria para evaluar la densidad de fase a condiciones de yacimiento y de tanque de almacenamiento, usando una ecuación de estado para petróleo negro. También contiene la información de las propiedades de la roca y del fluido dependientes de la presión y de la saturación.

Ejemplo:

PROPS =============================================================

-- Sw Krw Pc

SWFN

0.15 0.000 0.0

1.00 0.500 0.0/

-- So Kro

SOF2

0.00 0.000

0.30 0.000

0.85 1.000/

PVTW

-- ref_pr bwi cw uw

1295.0 1.05 0.000 0.325 0 /

PVDO

1000.0 1.0001 1.0

1600.0 0.9999 1.0 /

ROCK

1500.0 0.5E-5 /

DENSITY

49.94 62.48 26.74 /

Sección REGIONS.

Esta sección es usada para dividir el yacimiento de acuerdo a variaciones en las características del yacimiento, propósitos de reporte etc.

Como la sección EDIT es opcional.

Sección SOLUTION.

Esta sección define las condiciones iníciales de la simulación como: Presión inicial y saturación de cada celda, Relaciones de solución iníciales, etc.

Esta sección se usa también para las corridas de RESTART que más adelante se comentaran con más detalle.

Ejemplo:

SOLUTION ===============================================================

EQUIL

2000 1000 2400. 3* 0 0 0/

RPTSOL

-- P So Sw Sg Rs Rv restart Inplace eq-data

1 0 1 1 0 0 5 0 0 /

Sección SUMMARY.

Esta sección es usada para especificar la información de salida, es decir la información que se desea guardar para futuras graficas 2D.

Ejemplo:

SUMMARY ===============================================================

RUNSUM

SEPARATE

RPTONLY

FOPT

FOPR

FWCT

FWIT

FOIP

FPR

WBHP

'P1'

'P2'

'P3'

'P4'

'INJECTOR'

/

WWCT

'P1'

'P2'

'P3'

'P4'

/

Sección SCHEDULE.

Esta sección es usada para especificar los medios de producción y de inyección para todo el modelo, avance de la simulación y especificar cualquier otra información que dependa del tiempo.

Esta sección es de vital importancia para los “HISTOY MATCH” o cotejos históricos

Ejemplo:

SCHEDULE ===========================================================================

RPTRST

'BASIC=1' /

WELSPECS

'P1' 'G' 9 1 -1 'OIL' /

'P2' 'G' 10 3 -1 'OIL' /

'INJECTOR' 'G' 10 2 -1 'WAT' /

/

COMPDAT

'P*' 0 0 1 5 'OPEN' 1* 1* 0.375 /

'INJECTOR' 0 0 1 5 'OPEN' 1* 1* 0.375 /

/

WCONINJ

'INJECTOR' 'WAT' 'OPEN' 'BHP' 4* 1050 /

/

WCONPROD

'P*' 'OPEN' 'ORAT' 5000 4* /

/

TSTEP

1 10*365 /

END ===============================================================================