MatBal™ - Modelado por Balance de Materiales para Sistemas de Reservorios de Hidrocarburos

Enlaces Rápidos a la Información Abajo

• Introducción a MatBal
• Características Clave de MatBal
• Modos de Operación para MatBal
• Un Ejemplo Funcional de MatBal

Introducción a MatBal

MatBal permite análisis, evaluación y pronóstico de la respuesta de sistemas de reservorios de hidrocarburos usando principios fundamentales de balance de materiales.

Esta nueva aplicación de eP es fácil de usar y permite a los usuarios obtener más valor a partir de su inversión en otras aplicaciones eP.

Las técnicas de balance de materiales son ampliamente usadas en todas las fases del desarrollo de campo, proveyendo a los ingenieros con una medida dinámica de los volúmenes de hidrocarburos y un estimado crítico de los parámetros clave del reservorio. La facilidad con que las técnicas de balance de materiales pueden ser aplicadas dan como resultado una alternativa eficiente y rentable frente a técnicas de simulación más complejas y costosas.

(Click icon to change Reservoir Type)

Usando estas técnicas los ingenieros pueden:

• Estimar el volumen de los fluidos inicialmente presentes en el reservorio.
• Examinar los efectos de los cambios que resultan de los fluidos producidos e inyectados.

MatBal ayuda al ingeniero de reservorios ejecutar cada etapa de un estudio de balance de materiales rápida y eficientemente:

• Construyendo un modelo apropiado de balance de materiales
• Adecuando a la data histórica
• Generando pronósticos de producción

MatBal provee toda la funcionalidad requerida dentro de una interfaz actualizada, diseñada para agilizar todas las etapas del proceso. El modelado integrado de pozos es provisto por WellFlo (parte de la suite WellFlo), pero MatBal es también compatible con data de desempeño de pozos generada por otros medios o software.

Características Clave de MatBal

• Tres modelos de pronóstico – control de tasa a nivel de campo completo, así como control de tasa y presión de múltiple de producción a nivel de pozo
• Importación de data de influjo de reservorio (IPR y permeabilidad relativa) PVT desde WellFlo
• Varios modelos de influjo de acuíferos (Fetkovich, Fetkovich Modificado, Van Everdingen y Hurst, Carter-Tracy)
• Asignación optimizada de gas de levantamiento
• Reservorios de Crudo Negro, Crudo Volátil, Gas Condensado, Húmedo y Seco
• Técnicas de Igualación de Historiales Lineales y No-Lineales
• Inyección de agua y gas en el reservorio
• Múltiples pozos conectados a un solo reservorio
• Facilidades completas de graficado y exportación de data y los usuarios pueden personalizar sus salidas para reportes (ej. gráficos y tablas)
• Modelo de reservorio de tanque único

Modos de Operación para MatBal

Modo de Igualación de Historial

El modelo de campo puede ser calibrado contra data observada usando una combinación de métodos de regresión lineal y no-lineal en conjunción con gráficos de diagnóstico para Influjo de Agua y Comparación de Presiones.

Modos de Operación para MatBal

Modo de Pronóstico

El modelo de campo de historial igualado puede ser usado como una base para pronóstico de desempeño y potencial futuro de reservorio a través de programaciones de puntos de toma estimados y presión de cabezal de tubería. Hay tres modelos básicos de pronóstico disponibles:

Controlado por Tasa (Modelo de Campo):

Tasas de producción de crudo en campo e inyección definidas por el usuario. MatBal calcula presiones de reservorio, tasas de saturación y fase secundaria, así como producción acumulada.

Controlado por Tasa (Modelo de Pozo):

Dependiendo de las opciones seleccionadas, el usuario puede especificar tasas de producción de crudo, inyección en reservorio y gas-lift, inyección de agua y limitantes (presiones mínimas y máximas de múltiples de producción). MatBal determina la presión de reservorio, saturaciones, tasas, producción acumulada, presiones de múltiples, estado de múltiples con respecto a sus limitantes, tasas de inyección e inyección acumulada. Los parámetros individuales de pozos son igualmente calculados, incluyendo estado de pozo, presión de cabezal de tubería, presión de fondo de pozo, presión diferencial de pozo, índice de productividad, tasas de producción y producción acumulada para todas las fases, tasas de inyección y producción de fases secundarias. MatBal igualmente determina la asignación óptima de gas de levantamiento a pozos individuales de gas-lift sujeto limitantes definidas por el usuario tales como tasa máxima de gas de levantamiento, producción máxima de agua, etc.

Controlado por Presión (Modelo de Pozo):

Este es similar a la opción Controlado por Tasa (modelo de pozo), pero en este caso, el usuario define las presiones de producción y múltiples de inyección, así como las limitantes de tasa de fluidos.

Resultados de Pronóstico MatBal para Múltiple/Reservorio

Un Ejemplo Funcional de MatBal

Igualación de Historial y Pronóstico para un Campo de Gas-Lift

Este ejemplo ilustra cómo generar pronósticos para un reservorio de crudo negro extraído por gas-lift y con un acuífero. El campo ha estado produciendo por cuatro años con tres pozos de gas-lift y MatBal será usado para examinar el impacto sobre el desempeño del campo de la perforación de pozos adicionales y la aplicación de inyección agua. La Igualación de Historial será usada para determinar el tamaño del acuífero.

Este ejemplo será dividido en cuatro etapas principales:

1. Ingreso de Data, compuesta por:
   • PVT de Hidrocarburos y Agua.
   • Propiedades de Reservorio y Acuífero.
   • Data de Producción – en este caso, la data de producción será especificada sobre una base Pozo por Pozo.
2. Igualación de Historial para determinar el tamaño del acuífero.
3. Pronóstico de desempeño futuro de campo para los siguientes escenarios:
   • Escenario A: Tres pozos productores adicionales entrando en línea en 2008, 2009 y 2010.
   • Escenario B: Adicionalmente a los tres nuevos productores, se perforará un pozo de inyección de agua que entrará en línea en algún momento entre 2010 y 2015.
4. Comparación de resultados.

Paso 1: Crear un Nuevo Proyecto

El primer paso es crear un nuevo proyecto. Dentro de la ventana de diálogo de Data de Sistema, seleccione Crudo Negro para el tipo de reservorio y luego marque la opción de ¿Acuífero Presente?. Para este ejemplo, la producción será especificada sobre una base Pozo-a-Pozo, por lo que se tiene que seleccionar dicha opción en la sección de Historial de Producción.

Data de Sistema MatBal

Paso 2: Data de Reservorio

A continuación abra la ventana de diálogo de Data de Reservorio seleccionando el botón de acceso a Reservorio o ítem de menú Entrada de Data/Reservorio, e ingrese los detalles del reservorio mostrados abajo:

Data de Reservorio MatBal

Paso 3: PVT de Hidrocarburos y Agua

Abra la ventana de diálogo de Data de PVT de Hidrocarburos seleccionando el botón de acceso a PVT Hidrocarburos o ítem de menú Entrada de Data/PVT Hidrocarburos, e ingrese la data PVT de los hidrocarburos. Para este ejemplo, la data PVT ha sido guardada en la hoja de cálculo llamada Ejemplo 3 PVT.xls y dicha data puede ser importada. Además de la data importada lo siguiente también debe ser ingresado manualmente:

• Punto de Burbujeo = 2164psia
• Gravedad del Gas = 0.898
• Gravedad del Crudo = 0.875

Después de seleccionar OK para validar y salir de la ventana de Data PVT de Hidrocarburos, la advertencia mostrada abajo podría ser emitida. Si se selecciona "Sí", será necesario insertar una fila de data en la presión más cercana al punto de burbujeo, luego añadir la data PVT para presión de punto de burbujeo. Si esta acción no se cumple, los parámetros de fluido en el punto de burbujeo serán calculados por interpolación lineal a partir de los valores subyacentes a cada lado del punto de burbujeo. Obviamente, si dichos valores están excesivamente distantes del punto de burbujeo, los valores interpolados podrían exhibir un error significativo. Para este ejemplo, las propiedades de fluido en el punto de burbujeo han sido provistas.

Advertencia de Data PVT en MatBal

A continuación, seleccione y abra la ventana de diálogo de Data PVT de Agua por medio del botón de acceso a PVT de Agua o el ítem de menú Entrada de Data/PVT de Agua e ingrese la data de PVT del agua como se muestra debajo:

Data PVT de Agua MatBal

Paso 4: Data de Producción

Para este ejemplo, la Data de Producción tiene que ingresarse sobre una base Pozo-por-Pozo en vez de a nivel de Reservorio como en los Ejemplos 1 y 2. La data de producción de pozo ha sido guardada como un conjunto de hojas de cálculo Excel y la misma puede ser fácilmente importada a MatBal. Para importar la data de producción de pozo:

• Seleccione el botón de acceso de Producción o el ítem de menú Entrada de Data/Producción para abrir la ventana de diálogo de Pozos.
• Seleccione Nuevo y escriba Pozo 1 como nombre de pozo y chequee que el tipo de pozo sea Productor de Crudo. Repita este paso para Pozo 2 y Pozo 3.
• Ahora resalte y seleccione Pozo 1, luego seleccione el botón Editar. Esto muestra la ventana de diálogo de Data de Pozo para dicho pozo. Seleccione la pestaña Data de Producción, luego seleccione Importar. Seleccione la hoja de cálculo llamada Ejemplo 3 Pozo 1 Producción.xls y luego Abrir. Repita este paso para Pozo 2 y Pozo 3.
• La opción del botón Ver Producción Reservorio, muestra la producción total del reservorio para el intervalo de producción seleccionado. Para este ejemplo seleccione un intervalo de producción Mensual desde el menú desplegable y luego seleccione el botón Ver Producción Reservorio para mostrar la producción del reservorio.

Paso 5: Data de Acuífero

Seleccione el botón de acceso a Acuífero o el ítem de menú Entrada de Data/Acuífero para abrir la ventana de diálogo Data de Acuífero e ingrese la data como se muestra debajo:

Data de Acuífero MatBal

Paso 6: Igualación de Historial

Para este ejercicio se asume que el radio acuífero (Re), es el único parámetro que será ajustado para lograr un buena igualación entre el comportamiento calculado y observado del reservorio.

El estimado inicial del radio acuífero ingresado en la ventana de Data de Acuífero era de 13.000 pies. Operando dentro de la ventana de Igualación de Historial, seleccione la pestaña Lineal y escoja el gráfico (F-We vs. E) desde el menú de herramientas situado debajo del menú principal en la esquina superior izquierda y note que la data observada se grafica por debajo de la respuesta calculada, lo cual es característico de una respuesta acuífera sobrestimada.

Gráfica de Regresión de MatBal

• Usando la opción de Regresión Lineal, ajuste el radio acuífero (Re), hasta lograr un buen ajuste visual.
• Refine la igualación usando la opción de Regresión No-Lineal con (Re) como el único parámetro de regresión. Una buena igualación debería lograrse con un radio acuífero de cerca de 12.300 pies, dando un radio acuífero adimensional de 1.7.
• Chequee los gráficos de Influjo de Acuífero y Comparación de Presión para asegurar que se haya obtenido una buena igualación contra la data histórica.

Paso 7: Pronósticos

El modelo ajustado de balance de materiales será usado ahora para evaluar el impacto, sobre el desempeño del campo, de la perforación de pozos adicionales y el efecto de añadir inyección de agua. Seleccione el botón de acceso a Pronósticos o el ítem de menú Pronósticos/Modelo de Pronósticos para abrir la ventana de diálogo de Modelo de Pronóstico.

Se asumirá que durante el período del pronóstico la presión del múltiple de producción será mantenida constante a 300psia y por lo tanto el modo de pronóstico de Control de Presión (modelo de pozo) es el apropiado. En este modo, la presión del múltiple se mantiene constante y la producción es calculada sobre una base Pozo por Pozo usando la data de IPR y VFP especificada para dicho pozo.

• Seleccione la opción de pronóstico de Control de Presión (modelo de pozo) y un intervalo de reportes Trimestral del menú desplegable.
• Ingrese una fecha de Inicio al 01/01/2005 y una fecha de Fin al 01/01/2025.
• De momento, deje la sección de Tipo de Inyección en Ninguno (predeterminado), luego OK en la ventana.

Las propiedades de pozo individual (ej. desempeño de influjo, desempeño IPR y de flujo vertical, VFP) para los tres pozos existentes deben ser ahora definidas y el primer paso es importar las tablas VFP relevantes dentro de MatBal y asignar cada tabla al pozo apropiado.

Seleccione el botón de acceso Desempeño de Tubería o el ítem de menú Pronóstico/Desempeño de Tubería para abrir la ventana de Desempeño de Tubería, luego escoja la pestaña Producción. Seleccione Añadir, lueo navegue a la carpeta MatBal\Data. Escoja el tipo de archivo *. vfp desde la lista desplegable en la parte inferior de la ventana de diálogo, luego seleccione Pozo1.vfp y el botón Abrir. Repita para Pozo2.vfp y Pozo3.vfp.

• Seleccione la Data de Pozo, resalte Pozo 1, luego seleccione Editar, lo cual muestra la pantalla de data de Pozo, y luego clic en la pestaña Pronóstico/Limitantes.
• Para asignar la tabla VFP para este pozo, seleccione el botón Navegar al lado de la Tabla de Desempeño de Tubería y después seleccione Pozo1.vfp desde la lista de tablas VFP disponibles, y finalmente OK.

Desempeño de Tubería MatBal

La data IPR para este pozo puede ser ahora ingresada también. Esta data puede ser ingresada manualmente o importada directamente desde WellFlo. En este caso, un archivo WellFlo aplicable para cada pozo es suministrado para usuarios con dicho software. Para usuarios sin WellFlo, la data IPR relevante a cada pozo se presenta en la tabla abajo:

• Escoja la pestaña Data IPR en el diálogo Data de Pozo.
• Para importar la data IPR hacia MatBal desde un archivo WellFlo, seleccione el botón Importar desde WellFlo, seleccione Pozo1.wfl y luego el botón Abrir.
• Los pasos mencionados arriba (ej. asignar tabla IPR e ingreso/importación de data IPR) deben ser repetidos para Pozo 2 y Pozo 3.

El siguiente paso es ingresar la data de permeabilidad relativa (ej. Exponentes de Corey y saturaciones de punto final):

• Regrese a la pantalla de diálogo de Pronósticos y seleccione el botón Perm. Rel. Campo o el ítem de menú Pronóstico/Perm. Rel. Campo, para abrir la ventana de diálogo de Permeabilidades Relativas de Campo.
• Ingrese la data que aparece debajo:

Permeabilidades Relativas de Campo en MatBal

Finalmente, antes de poder ejecutar un pronóstico, se debe definir una programación de múltiples:

• Seleccione el botón de acceso a Programación Múltiples o el ítem de menú Pronóstico/Programación Múltiples e ingrese una Fecha de Inicio al 01/01/2005 y una Presión de Múltiple de Producción de 300psia. La columna en el extremo derecho de esta tabla se titula Tasa Máxima de Inyección de Gas-Lift y si es dejada en blanco, se usa entonces un valor por defecto de 1000MMscf/día, lo cual efectivamente significa que hay gas de levantamiento ilimitado para este campo.

Paso 8: Generar Pronóstico de Caso Base

La data requerida para generar el pronóstico de caso base está ahora completa. Este pronóstico predecirá el desempeño del campo para el período que va del 01/01/2005 al 01/01/2025 para una presión fija de múltiple de producción a 300psia y determinará así mismo la asignación óptima de gas de levantamiento para cada campo.

• Seleccione el botón de acceso a Pronósticos o el ítem de menú Pronóstico/Pronóstico para abrir la ventana de diálogo Ejecutar Pronóstico.
• Revise que los parámetros del modelo de pronóstico sean los correctos, luego ingrese el ID de Pronóstico como Caso Base y seleccione OK para ejecutar el pronóstico.
• Para revisar los resultados del pronóstico, seleccione el botón de acceso a Resultados o el ítem de menú de Pronósticos/Resultados, luego escoja ya sea la pestaña de Campo o de Pozos y seleccione Gráfico.

El gráfico generado abajo muestra que la presión del reservorio declina desde un poco por encima de 2000psia al inicio del período de pronóstico hasta los 975psia al final del mismo, para una producción total de crudo de 53MMstb. El requerimiento total de gas de levantamiento permanece constante a 8.5MMscf/día hasta el 2009, luego decrece al aumentar el levantamiento natural del mismo gas producido en el reservorio.

El GOR instantáneo graficado en la figura abajo y mostrado en las tablas de resultado de Campo y Pozos se calcula usando solamente el gas producido desde el reservorio y no el gas total (ej. reservorio más inyectado).

Resultados de Pronóstico MatBal para Múltiple/Reservorio

Paso 9: Escenario A: Pozos Adicionales

Para este ejemplo se asumirá que los parámetros de data de pozo para los tres pozos nuevos serán idénticos al Pozo 3. Dichos pozos serán también introducidos gradualmente, con el Pozo 4 entrando en línea al 01/01/2008, el Pozo 5 al 01/01/2009 y el Pozo 6 al 01/01/2010.

• Para añadir los nuevos pozos, seleccione el botón de acceso a Data de Pozos o el ítem de menú de Pronósticos /Data de Pozo, seleccione Pozo 3, luego seleccione Copiar e ingrese Pozo para el nombre del pozo. Repita este proceso de copiado para los Pozos 5 y 6.
• Seleccione Pozo 4, luego el botón Editar y escoja la pestaña Pronóstico/Limitantes para ingresar la Fecha de Inicio al 01/01/2008. Repita este proceso para Pozo 5 y 6 con las fechas apropiadas de inicio mencionadas arriba.
• Seleccione el botón de acceso a Pronósticos o el ítem de menú de Pronósticos/Pronósticos e ingrese el ID de Pronóstico como Nuevos Pozos, luego seleccione OK para ejecutar el nuevo pronóstico.
• Para revisar los resultados del pronóstico, seleccione el botón de acceso a Resultados o el ítem de menú de Pronósticos/Resultados, luego escoja ya sea la pestaña de Campo o Pozos y seleccione Gráfico.

La comparación de la producción acumulada de crudo y las tasas instantáneas de crudo para los dos pronósticos muestra que la producción acumulada pronosticada de crudo con los pozos adicionales es de 56.6MMscf/d, lo cual se compara con los 53MMscf/d del caso base. El cambio escalonado en tasa de crudo al poner cada pozo en línea se ve claramente en el gráfico de tasa de crudo, con la producción máxima diaria de crudo haciendo pico justo por encima de 11,000std/d en el 2010.

Resultados de Pronóstico MatBal para Múltiple/Reservorio

Los requerimientos de gas de levantamiento para los dos pronósticos ilustrados debajo muestran, como es de esperarse, que el requerimiento global de gas de levantamiento aumenta con la adición de los nuevos pozos, para luego decaer debido al levantamiento natural incrementado y provisto por el gas asociado antes de elevarse de nuevo al caer la presión del reservorio.

Resultados de Pronóstico MatBal para Múltiple/Reservorio

Paso 10: Escenario B: Nuevos Pozos e Inyección de Agua

En este escenario el impacto sobre el desempeño del campo a través de la adición de un inyector de agua a entrar en línea entre el 2010 y el 2015 será investigado:

• Seleccione el botón de acceso a Modelo de Pronóstico o el ítem de menú de Pronóstico/Modelo de Pronóstico y seleccione Agua como Tipo de Inyección, pero deje el Tipo de Pronóstico fijado en Control de Presión (modelo de pozo).

La adición del pozo de inyección de agua es llevada a cabo de la misma manera que con los Pozos 1, 2 y 3:

• Seleccione el botón de acceso a Desempeño de Tubería o el ítem de menú de Pronóstico/Desempeño de Tubería, luego escoja la pestaña de Inyección. Seleccione Añadir, luego seleccione la tabla vfp llamada Inyector.vfp en la carpeta MatBal/Data. Seleccione OK para validar y cerrar el diálogo de Desempeño de Tubería.
• Seleccione el botón de acceso a Data de Pozo o el ítem de menú de Pronóstico/Data de Pozo para abrir la ventana de diálogo de Pozos, luego seleccione Nuevo para abrir el sub-diálogo de Nuevo Pozo, ingrese Inyector de Agua como nombre de pozo, seleccione Inyector de Agua como Tipo de Pozo y luego OK en el sub-diálogo.
• Con el pozo de inyección de agua resaltado en el diálogo de Pozos, seleccione Editar para abrir la ventana de diálogo de Data de Pozo para el pozo de inyección, escoja la pestaña IPR, luego importe la data IPR desde el modelo WellFlo llamado Inyector de Agua en la carpeta MatBal/Data o ingrese manualmente la data presentada en el siguiente recuadro:

• Escoja la pestaña Pronóstico/Limitantes e ingrese una Fecha de Inicio al 01/01/2010.
• En el mismo cuadro de diálogo Pronóstico/Limitantes, asigne la tabla vfp correcta a este pozo – haga clic en el botón Explorar, seleccione la pestaña de Inyección y luego el archivo Inyector.vfp.

Ahora se debe definir la presión del múltiple de inyección de agua. Para este ejemplo, se asume que la presión de éste se mantiene constante a 500psia.

• Regrese a la ventana de diálogo principal de Pronósticos y seleccione el botón de acceso a Programación Múltiples o el ítem de menú de Pronóstico/Programación Múltiples e ingrese 500psia en el campo Presión Múltiple Iny. Agua.
• La data requerida para este pronóstico está ahora completa. Seleccione el botón de acceso a Pronósticos o el ítem de menú de Pronóstico/Pronósticos y genere un pronóstico con ID titulada Inyección en 2010.
• Genere pronósticos adicionales para el comienzo de la inyección de agua en 2012 y 2015 editando la fecha de inicio para el inyector de agua.

Paso 11: Comparación de Resultados

La figura abajo compara la producción acumulada de crudo para los cinco pronósticos; el efecto de perforar los tres nuevos pozos resulta en cierta ganancia en la producción, pero sólo mediante la introducción de inyección de agua a una etapa temprana es que se produce una ganancia significativa.

 
Resultados de Pronóstico MatBal para Múltiple/Reservorio

Los requerimientos de gas de levantamiento para cada escenario ilustrado debajo igualmente indican que como resultado de la presión de reservorio más alta obtenida con la inyección de agua, la tasa máxima de inyección de gas de levantamiento se incrementa de 11.5MMscf/d a 18MMscf/d.

Resultados de Pronóstico MatBal para Múltiple/Reservorio