miércoles, 24 de junio de 2009

Caracterización de yacimientos: Modelado Geoestadístico de Yacimientos, Orientado Geológicamente
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El Modelado de un Yacimiento, es el paso final en el proceso de la caracterización de yacimientos, el cual consiste en la construcción de modelos geológicos múltiples de alta resolución, el escalamiento y la realización de las simulaciones del flujo.

El modelo geológico de alta resolución representa la integración de datos multidisciplinarios. Los horizontes sísmicos convertidos a profundidad y los datos estratigráficos son usados para construir la arquitectura del yacimiento. Dentro de este marco de trabajo son simuladas tanto la geometría como las facies de los ambientes de depósito; los atributos sísmicos son usados a menudo durante este paso. A continuación las propiedades petrofísicas (porosidad, permeabilidad y saturación de agua), son distribuidas dentro de las facies apropiadas. Con frecuencia los atributos sísmicos pueden ser usados para auxiliar en la interpolación de estas propiedades entre los pozos. Los modelos de alta resolución pueden contener decenas de millones de celdas en la malla, requiriendo un escalamiento previo a la simulación del flujo.

Debido a que es posible crear muchos modelos geológicos escalados equivalentes usando el modelado estocástico, es posible evaluar la incertidumbre del modelo y confirmar los hidrocarburos recuperables. De esta manera, la simulación del flujo de los modelos geológicos escalados en los percentiles P10, P50 y P90, resultan en unas curvas de producción acumulada pesimista, regular y optimista respectivamente. Los métodos de inversión estocástica actualmente son usados a menudo para auxiliar durante la simulación del flujo, igualándolo con la historia de la producción.

Este documento resalta los requerimientos de datos y los pasos necesarios para crear un modelo geológico de alta resolución, usando la tecnología geoestadística, como la entrada hacia un simulador de flujo de fluidos. El proceso involucra la integración de los modelos estructural, estratigráfico y petrofísico (Figura 1) dentro de una representación numérica tridimensional del yacimiento. El modelo de alta resolución debe ser escalado antes de importarlo hacia el simulador de flujo de fluidos.



Elementos de un estudio de caracterización de yacimientos
El objetivo final de una caracterización de yacimientos es la creación de “El Modelo de Tierra Compartido.” Las características son resaltadas a continuación:
- Es la parte central del trabajo en equipo.
- Asegura la consistencia de los datos interdisciplinarios.
- Permite a cada disciplina medir como su interpretación propia empata con los modelos de otras especialidades.
- Guía hacia un modelo global más consistente.

El concepto del “Modelo de Tierra Compartido” es una actualización fácil y rápida de información 3D consistente. Tanto la Exploración como la Producción se benefician de tal validación cruzada e integración de datos.

Las 10 etapas que resaltan los elementos claves del “Modelo de Tierra Compartido”.
1. Interpretación Básica
2. Organización del Pre-Modelado
3. Preparación y Formateo de los datos
4. Análisis Exploratorio de los datos
5. Construir el Modelo Estructural
6. Construir el Modelo Sedimentario
7. Construir el Modelo Petrofísico
8. Construir el Modelo Dinámico Sobreescalado
9. Simulación(es) del Flujo
10. Iterar y actualizar las suposiciones del modelo

Paso 1, La Interpretación Básica, es necesaria para cualquier proyecto. En esta etapa, el experto en la disciplina interpreta los datos primarios. El geólogo y el geofísico deberán colaborar en el modelo estructural y en la definición de secuencias. El petrofísico, el geólogo y el ingeniero de yacimientos también deciden como determinar las propiedades petrofísicas.

Pasos 2-10, Requieren de un equipo multidisciplinario en torno al modelado del yacimiento. Una vez que son determinadas las metas del proyecto, se diseña un flujo de trabajo para monitorear el progreso del estudio del yacimiento. El flujo de trabajo proporciona revisiones y balances durante el proyecto, lo cual asegura que los datos necesarios estén listos en los tiempos adecuados. Esto también garantiza que se sigue una aproximación integrada, tal como cada paso requiere de la interacción de múltiples disciplinas.

Los párrafos siguientes resaltan brevemente los requerimientos de los pasos 3-8. La simulación del flujo está más allá del alcance de este artículo.

Preparación y Formateo de los Datos
Esta etapa del proyecto es crítica para la exactitud de los resultados y frecuentemente consume mucho tiempo ya que importa y exporta datos de varios paquetes de software en diferentes formatos. Parte del proceso de la preparación de los datos es un paso de control de calidad; los datos pobres son iguales a resultados pobres.

Análisis Exploratorio de los Datos
El Análisis Exploratorio de los Datos es un paso clave en cualquier estudio. En este punto nuevamente controlamos la calidad de los datos, buscando relaciones y aprendiendo acerca de las características de los datos usando varias herramientas. Las herramientas incluyen métodos de análisis tanto clásicos como espaciales, tales como:
- Pegado de Datos: Crean mapas base para hacer notar ubicaciones de datos erróneos
- Histogramas: Proporcionan una idea sobre la distribución y propiedades de los datos
- Gráficos Q-Q: Revisan la normalidad de los datos, o grafican una distribución contra otra
- Gráficos de Dispersión: Examinan la interrelación entre dos atributos;comparan el coeficiente de correlación
- Mapeo Rápido: Crea un mapa rápido de los datos usando un modelo de kriging simple para obtener una vista previa de los datos en la forma de un mapa. Este es otro excelente paso de control de calidad, en cuanto detecta datos con error crea un efecto de “tiro al blanco”
- Análisis Espacial: Método Geoestadístico para cuantificar la continuidad espacial y los aspectos direccionales dentro de los datos usando por ejemplo un variograma
- Modelado: El variograma experimental computado durante el Análisis espacial debe ser modelado para usarlo en el Kriging o en la Simulación Estocástica

Modelo Estructural
El modelo estructural es el marco de trabajo grueso del yacimiento consistente de dos elementos primarios, las superficies limítrofes y las fallas. El proceso es ilustrado esquemáticamente en la Figura 2. Nota, no todos los tipos de datos están con frecuencia disponibles.



Modelo Sedimentario
El modelo sedimentario consiste de dos elementos primarios, la definición de la geometría de las capas internas y la definición de las facies. El principio clave en este paso es que el modelo sedimentario debe ser definido en términos de la secuencia estratigráfica. Cada secuencia y sus facies asociadas, así como sus propiedades petrofísicas son modeladas independientemente de las otras secuencias. Las facies pueden ser definidas sobre los núcleos, como electrofacies, o como petrofacies. Las facies son entonces codificadas usando valores enteros discretos para cada facie. El método es ilustrado en la figura 3-6.



Una vez que el marco de trabajo estructural y estratigráfico es construido (figura 4), el siguiente paso es modelar las facies y simular su distribución espacial, respetando las relaciones de las facies vertical y lateral, basados en sus ambientes de depósito. Los requerimientos de datos están ilustrados en la figura 5.



Requerimientos de Datos
- Profundidad vertical verdadera
- Desviación de X y de Y
- Código de Lithofacies
- Marcador de posición
- Porosidad y Permeabilidad



Figura 5: Requerimientos de datos para la construcción del modelo de facies. Los códigos de las Lithofacies son valores enteros asignados a cada facies. Los códigos de facies inician en la base del registro. Los marcadores representan las profundidades del pozo, las cuales empatan a las superficies estructurales usadas para definir la geometría gruesa del yacimiento. La información Petrofísica puede ser un registro continuo, o medidas discretas a varias profundidades.





Figura 7. Sección X, Y (horizontal) ilustrando una superficie de tiempo a través del yacimiento. Los métodos Booleano, o basado en objetos, fueron usados para simular un sistema de canales de meandros fluyendo a través de una plataforma carbonatada.

Modelo Petrofísico
Una vez que el modelo de facies es construido, las propiedades petrofísicas (Porosidad, Permeabilidad y Sw), son asignadas sobre una base de facie por facie, usando el modelo de roca como una plantilla. En este punto son computados los volumétricos para asegurar la consistencia con las reservas conocidas. La figura 8 ilustra la distribución tridimensional de la porosidad.



Modelo Dinámico Escalado
La alta resolución del modelo geológico dinámico, a menudo tiene muchos millones de celdas que deben ser escaladas antes de importarlas a un simulador de flujo de fluidos. Un promedio aritmético simple escala la porosidad y la saturación de agua. Escalar la permeabilidad es mucho más difícil, requiriendo a menudo de esquemas completos de promedio numérico tensorial.

El escalamiento de alta resolución de la malla toma en cuenta:
Estratificación vertical unidad por unidad (Figura 9)
- Definición de los estratos verticales
- Posible unión de unidades

Mallado Horizontal (Figuras 10 y 11).
- Configuración de la malla horizontal (malla irregular)
-Refinamiento de celdas

Control de Calidad:
- Volumen de referencia de la malla de alta-resolución
- Volumen de la malla del yacimiento escalado



Figura 9. La definición de las capas verticales dentro del yacimiento consiste en la creación de capas con propiedades petrofísicas similares, preservando tanto la heterogeneidad vertical, como la lateral.



Figura 10. Vista del mapa de la malla reticular escalada, con un refinamiento local de la malla. El atributo mostrado es la porosidad escalada.



Figura 11. Ilustra la estratificación vertical y la malla reticular en una vista de una sección transversal a través de un yacimiento.

Resumen y Conclusiones
Los estudios de caracterización de yacimientos modernos usan técnicas determinísticas y estocásticas para desarrollar muchos modelos de yacimientos igualmente aceptables. Las ventajas y las limitantes son:

Ventajas:
- Descripciones de yacimientos múltiples y aceptables
- Minimiza los riesgos de desarrollo y de producción (Figura 12)
- Rápido empate con la historia del yacimiento
- Ciclo de proyecto de corta duración

Limitantes:
- Descripciones de yacimientos múltiples y aceptables
- Mucho tiempo en el modelado del yacimiento



Fuente: Richard L. Chambers, PhD Jeffrey M. Yarus, PhD Quantitative Geosciences, LLP.

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