Modelos Pseudoradiales: Nuevo enfoque para el análisis dinámico de pozos

Jornadas Técnicas 2012 Modelos Pseudoradiales: Nuevo enfoque para el análisis dinámico de pozos Jorge Enrique Paredes Enciso Carlos Javier Larez Campos Rafael Pérez Herrera Luis Manuel Perera Pérez

Contenido Introducción Análisis dinámico convencional de pozos Nuevo enfoque para el análisis dinámico de pozos Aplicaciones y resultados Conclusiones

Introducción En la actualidad entender el comportamiento del avance de los contactos entre fluidos en los yacimientos naturalmente fracturados se ha convertido en una tarea crítica. Campos con alta productividad han visto su potencial mermado por la irrupción temprana del agua. Los ingenieros de yacimientos utilizan metodologías analíticas y modelos más complejos, como herramientas para analizar el avance de los contactos, muchas de las cuales no fueron concebidas para para medios fracturados. Este trabajo propone una metodología, que involucra herramientas y criterios utilizados ampliamente en la industria petrolera, para analizar el avance de los contactos y fenómenos de conificación desde otro enfoque. Se pretende establecer una metodología de análisis que propicie la administración de nuestros yacimientos y garantice la mayor recuperación de hidrocarburos.

Análisis dinámico convencional Gráficos diagnóstico de Chan Chan propone varios gráficos para determinar canalizaciones y conificaciones por agua o gas 1.E+02 1.E+00 RAA DRAA Avance normal 1.E-02 En un gráfico Log-Log de la relación aguaaceite (RAA) y la derivada de la RAA con respecto al tiempo es posible identificar la problemática de producción de agua o gas Esta técnica es utilizada mundialmente, aunque se requiere de una cantidad considerable de información para que sea confiable 1.E-04 1.E-06 1.E-08 1 10 100 1000 Conificación 1.E+00 RAA DRAA 1.E-02 1.E-04 1.E-06 1.E-08 1 10 100 1.E+02 Canalización En los yacimientos naturalmente fracturados en ocasiones, no es posible identificar por este método el tipo de invasión 1.E+00 1.E-02 1.E-04 RAA DRAA 1.E-06 1.E-08 1 10 100 1000

ΔH (m) Análisis dinámico convencional Teoría de conificación Birks Método analítico desarrollado por Birks y Meidebor yacimientos fracturados Birks describió una expresión que modela la distancia entre los contactos y la base del intervalo productor para una caída de presión crítica Meidebor concluyó que el ancho de fractura domina la turbulencia y mientras este fenómeno no afecte la caída de presión es aplicable H 1.147 P cr 6.33 2.30log P cr 300 H = Distancia entre el intervalo productor al contacto ΔP cr = Caída de presión crítica Δρ = Diferencia de densidad. ΔP = AQ +BQ 2 P Q ΔP = Diferencia de presión (Pws-Pwf) Q = Gasto a la ΔP A BQ 250 200 150 100 50 0 Δρ (gr/cm 3 ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 ΔPcr (bar) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Análisis dinámico convencional Modelo de Lucas-Kucera Utiliza la teoría de flujo de fluidos en medios porosos; los pozos son modelados como sumideros que actúa sobre el agua y el aceite del yacimiento La altura del cono de agua, gasto crítico y distancia del NMD al cono, son algunas de las variables que se pueden analizar Es posible visualizar y medir como afecta la extracción de hidrocarburo de uno o varios pozos y la interacción entre éstos en su vecindad al contacto agua-aceite.

Análisis dinámico convencional Modelos Radiales Los modelos radiales tienen como objetivo estudiar el comportamiento dinámico en un área cercana a la vecindad del pozo En general, se asume que es un pozo con trayectoria vertical, son modelos de porosidad sencilla y con propiedades uniformes en la dirección horizontal Se utiliza una malla radial y los cálculos son efectuados en el sistema de coordenadas r-ф-z Las condiciones de frontera son constantes para garantizar que el flujo es radial hacia el centro de la malla (pozo)

Nuevo enfoque para el análisis dinámico Modelos pseudoradiales Es un modelo de simulación numérica correspondiente a un área en específico del yacimiento con el objetivo de analizar conificaciones, irrupción temprana de agua, monitoreo de los contactos y el gasto óptimo Es un modelo de malla cartesiana con límite radial y tamaño de celdas que permitan garantizar un flujo hacia la ubicación del pozo, sin ser completamente radial. El principio del modelo pseudoradial es la practicidad, por lo que se puede modelar desde un solo pozo hasta un conjunto de pozos sin llegar a un modelo complejo

El límite del modelo dependerá del criterio del especialista, pero principalmente corresponde al área de drene del pozo Nuevo enfoque para el análisis dinámico Construcción del modelo Se establecen dos zonas: la interior correspondiente al área de estudio y exterior la cual representará el aporte de energía y de volumen del yacimiento al área de interés Para su construcción se utiliza la información de registros de pozo y/o modelos estáticos disponibles En el caso de utilizar un modelo estático se puede se respeta la zona de interés y se extraen las propiedades petrofísicas y la inclinación general de la estructura

Nuevo enfoque para el análisis dinámico Construcción del modelo Adicionalmente, se pueden incluir dentro del modelo pseudoradial más de un pozo con el objetivo de cuantificar interferencias entre pozos En el modelo se utiliza la trayectoria real del pozo por lo que es posible evaluar pozos verticales, alto ángulo u horizontales El modelo pseudoradial no tiene como fin sustituir los modelos completos, por lo que se sugiere conservar la simplicidad e incorporar sólo información relevante al fenómeno en el estudio

Nuevo enfoque para el análisis dinámico Workflows

Nuevo enfoque para el análisis dinámico Red Discreta de Fracturas (DFN) La DFN es una representación numérica de la red de fracturas presente en el subsuelo, cuyo propósito es generar propiedades necesarias para la simulación de YNF N N N KSAN KM Los parámetros principales para la construcción son: Distribución (Fracturas por volumen o área) Geometría (longitud promedio) Orientación (echado y azimut) Apertura KI La información se puede obtener de registros de imágenes, atributos sísmicos, afloramientos, análisis de núcleo, producción, etc.

Nuevo enfoque para el análisis dinámico Ajuste Histórico y Predicciones Las aplicaciones del modelo pseudoradial se pueden catalogar para tres tipos de análisis: Análisis Post mortem: Para pozos cerrados con historia de producción y presión que presentaron problemas de irrupción de agua o gas. Sirve como base de análisis para pozos vecinos o propuestos Análisis a condiciones actuales: Para pozos con historia de producción y presión con la finalidad de realizar escenarios de predicción. Se pueden estimar gastos óptimos de explotación y avance de los contactos Análisis nuevas oportunidades: Para nuevas localizaciones u oportunidades de explotación en donde no existe una historia de producción y presión, tomando como base alguno de los análisis previos.

Aplicaciones y Resultados Análisis Post mortem Pijije 101 PIJIJE-101 Inicio Producción: Fin Producción: Aceite Acumulado: Febrero-2009 Octubre-2011 12.2 MMBls Problemática: Incremento repentino del flujo fraccional, ocasionando el cierre del pozo. Análisis: El análisis indica que la producción de agua fue por conificación del pozo, debido a los altos gastos de producción.

Aplicaciones y Resultados Análisis condiciones actuales RMA Pijije 101 PIJIJE-101 RMA Inicio Producción: Aceite Acum. (Sep-2012): Noviembre-2011 1.07 MMBls Problemática: Analizar la RMA del pozo Pij-101, el cual se había cerrado previamente por alto Fw. Estimar un gasto óptimo de Explotación. Análisis: Se utilizó el modelo anterior, se evaluaron escenarios para diferentes gastos (1-15 MBPD). Se estableció un gasto óptimo de 5,500 BPD. Actualmente se mantiene a gastos menores al calculado.

Aplicaciones y Resultados Análisis condiciones actuales Terra JSK TERRA JSK (TER-01, TER-03 y TER-12) Inicio Producción: Aceite Acum. (Sep 2012): Agosto-2009 10.3 MMBls Problemática: Yacimiento de baja permeabilidad (3-6 md), incremento en el Fw, posible interferencia entre pozos, se desconoce el CAA actual. Análisis: Se pudo observar la formación de un cono de agua e incremento del CAA en la zonas vecinas. Se logró identificar la profundidad promedio del CAA Se identificó la interferencia existente entre los pozos Terra 1 y 3

Aplicaciones y Resultados Interferencia entre pozos Terra JSK Al final el Ajuste histórico del modelo, se efectuó un escenario para estudiar la posible interferencia entre los pozos Ter-01 y Ter-03. Se puede apreciar que la incorporación del pozo Ter-03 al bloque en estudio afecta la presión de fondo fluyente y reduce el potencial del pozo Ter-01.

Aplicaciones y Resultados Análisis nuevas oportunidades Pijije 33 PIJIJE-33 Inicio Producción: Aceite Acum. (Sep 2012): Octubre-2011 0.98 MMBls Problemática: Pozo propuesto, vecino al PIJ-101. Se desea conocer el gasto óptimo de explotación y evitar la irrupción temprana de agua en el pozo. Análisis: Se evaluaron 12 escenarios de producción para gastos entre 500 y 12000 BPD. Se estableció un gasto óptimo de 3500 BPD. Actualmente se ha mantenido en un gasto alrededor de 3500 BPD, no ha presentado problemas de agua.

Conclusiones Las metodologías que existen en la actualidad, aún cuando su utilización permite conocer hasta cierto punto el fenómeno del movimiento de los contactos de fluidos, no son reflejo de lo que ocurre realmente en un yacimiento naturalmente fracturado. Con esta metodología es posible estimar el avance de los contactos, gastos óptimos de explotación e interferencia entre pozos y en muchos casos es lo suficientemente flexible para intentar otros análisis. La metodología propuesta puede adecuarse a diferentes escenarios: Un solo pozo, múltiples pozos, pozos horizontales, estructuras con pronunciada inclinación, etc. Se ha aplicado satisfactoriamente la metodología propuesta a los pozos del PEDG, permitiendo estimar el avance de los contactos y obtener gastos óptimos de explotación que retrasen la irrupción de agua, para garantizar un recuperación eficiente de las reservas de hidrocarburos. Los modelos pseudoradiales no remplazan los modelos de campo completo, ni desplazan a los modelos analíticos, son un complemento al análisis de la dinámica de los yacimientos, que permiten atacar de manera oportuna las problemáticas presentes en zonas donde no se cuenta aún con modelos completos de campo.

Jornadas Técnicas 2012 Gracias por su atención Jorge Enrique Paredes Enciso jorge.enrique.paredes@pemex.com