Eclipse 100 Tutorial by Daniel Rivera

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. 2. 3. 4.

Máximo número de pozos en el modelo Máximo número de conexiones por pozo Máximo número de grupos en el modelo 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

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 Porosidad

• •

Permeabilidad 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

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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. 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 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 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.

Sección REGIONS El propósito fundamental de esta sección es la de subdividir el modelo de yacimiento en función de sus variaciones en las características o por propósitos de reportes, es decir si en un yacimiento existe una segregación gravitacional marcada que genere un cambio considerable en las propiedades de los fluidos, se puede subdividir el yacimiento para asignarle un PVT para cada región, o si el yacimiento esta compartido por varios campos y solo se desee reportar los fluidos producidos de la región o campo estudiado y no de todo el yacimiento.

Variación en las propiedades del yacimiento. Para esto se usa el KEYWORD EQULNUM y luego el EQUIL para definir las propiedades Visualización 3D de las regiones del modelo

Resultado sobre la saturación inicial de petróleo

Subdivisión para propósitos de reportes Para esto se usan los KEYWORDS FIPNUM y luego en la sección SOLUTION el KEYWORD RPTSOL

Modelo subdividido en 3 regiones

Sección SOLUTION Esta seccione s usada para definir las condiciones iníciales de la simulación, es decir la definición del estado inicial de cada celda, para esto se deben establecer: • • • •

Presión inicial y saturaciones de las fases Relaciones de solución iníciales Variación de las propiedades de los fluidos en función de la profundidad Condiciones iníciales del acuífero

Existen principalmente tres tipos diferentes de inicialización en ECLIPSE los cuales son: • • •

EQUILIBRATION: las presiones y saturaciones iníciales son calculadas a partir de los datos ingresados en el keyword EQUIL RESTART: la solución inicial puede ser leída de un archivo de restart generado por una corrida anterior del modelo ENUMERATION: la solución inicial es especificada explícitamente por el usuario para cada celda

EQUILIBRATION Para poder hacer todo esto hay q tener en cuenta la distribución típica de fluidos en un yacimiento

En la figura se observa la distribución convencional de fluidos en un yacimiento donde se observan tres regiones donde la saturación de una fase es máxima y otras dos regiones donde la saturación de las fases varía según la profundidad, estas son llamadas zona de transición, estas zonas de transición tienen un espesor determinado y este puede ser calculado a partir de las curvas de presión capilar del yacimiento, otro método es usando las graficas de los gradientes de presión para cada fase como se observa en la siguiente figura

Ahora para definir por EQUILIBRATION se usa el KEYWORD EQUIL el cual tiene 9 argumentos entre los cuales están. La profundidad del DATUM, la presión al DATUM, presiones capilares de las fases entre otros. Corridas RESTART Cuando se realizan corridas restart lo que hace el simulador es alimentarse de datos de una corrida anterior y comenzar a calcular desde esa fecha en adelante, por lo tanto la inicialización del modelo será el último estado el cual se calculo en la corrida de restart Existen principalmente dos tipos de restart, el restart flexible y el rápido, entre los dos existen diferencias significativas pero para mayor información lean el manual XD ENUMERATION Cuando se usa el KEYWORD ENUMERATION los keywords usados variaran en función de las fases que se seleccionaron en la sección RUNSPEC.

En esta sección también se puede modelar un acuífero, entre las opciones de modelado de acuífero eclipse tiene: • • •

Acuíferos numéricos Acuíferos analíticos Acuíferos Carter-Tracy

• • •

Acuíferos Fetkovich Acuíferos Flux Acuíferos “Grid Cell”

Cada uno de estos acuíferos tiene usan un KEYWORD, por ejemplo el Fetkovich usa el keyword AQUFET, el numérico usa AQUNUM etc...

Sección SUMMARY Esta sección es usada para indicarle al simulador las variables que queremos que escriba para luego poder graficarlas en función de cada paso de tiempo, todas estas variables escritas pueden ser graficadas usando ECLIPSE OFFICE o GRAF. Esta sección es opcional pero sin ella el simulador no guardaría ninguna variable y no se generarían reportes así que puede ser opcional pero para lo que nosotros como ingenieros necesitamos es obligatorio. Dentro de esta sección se colocan todos aquellos KEYWORDS que le indican al simulador que variables guardar algunos de estos KEYWORDS son: --Presión del yacimiento FPR --Tasa de producción de petróleo del yacimiento FOPR --Tasa de inyección de agua del yacimiento FWIR --Producción acumulada de petróleo del yacimiento FOPT --Corte de agua del yacimiento FWCT --Factor de recobro del yacimiento FOE --Tasa de producción de petróleo de los pozos WOPR / --Corte de agua de los pozos WWCT / --Presión de fondo fluyente de los pozos WBHP /

Sección SCHEDULE Esta sección es usada para especificar las medias de producción e inyección de todo el modelo, en otras palabras con la sección SCHEDULE podemos especificar: • • • • •

Operaciones de pozos a ser simuladas Tiempo a ser simulado Ajustes de criterio de convergencia Cotejo histórico Predicción

En pocas palabras esta sección va a ser la que regule al modelo a través del tiempo. Como hemos visto en las publicaciones anteriores cuando vamos a simular un yacimiento para predecir un estado futuro, es necesario primero “ajustar” el comportamiento del modelo a las condiciones pasadas y actuales, es decir es necesario que el simulador se coteje casi perfectamente con el historial de producción del yacimiento para así asegurar que el modelo representa de manera confiable al yacimiento, por este motivo se realiza el “cotejo histórico”. COTEJO HISTÓRICO o HISTORY MACTH Este “cotejo histórico” se realiza en esta sección usando los siguientes KEYWORDS.

Donde cada uno de esos KEYWORDS contralan una variable que varia con el tiempo, es muy importante mencionar que esta es la única sección que tiene que terminar con un KEYWORD en especifico este es el KEYWORD END, si se coloca alguna información después de este el simulador lo tomara como un comentario y no estará en la corrida. PREDICCIÓN Ahora para la etapa de predicción la estructura de los KEYWORDS a usar varia a la anterior y es la siguiente:

Para esta parte de la simulación se usan keywords que introducen limites operacionales y económicos para cerrar o abrir pozos en función de estos, algunos de estos KEYWORDS son: GECOM, WECOM, CECOM, WECONPROD, WECONINJE, entre otros. En conclusión esta sección es de vital importancia para el cotejo histórico y para la etapa de predicción de un modelo de simulación.