Aula 20 Simulação e Modelagem GEO 222

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19/06/2017
GEO 222 ‐ Roberto Rosa  1
Modelagem e Simulação de 
Reservatórios
Reservatório Real
Modelo do Reservatório
11Prof: Roberto Rosa
Aula 20
Modelagem e Simulação de 
Reservatórios
Para estratégia de explotação de um reservatório de petróleo é
á i h i t d di â i d i t ã d fl id inecessário o conhecimento da dinâmica da movimentação dos fluidos no meio
poroso, considerando as heterogeneidades geológicas, os fenômenos viscosos,
presentes que afetam o escoamento dos fluidos que saturam o reservatório.
Para atingir esse propósito, um trabalho conjunto envolvendo
geofísicos, geólogos e engenheiros de reservatórios torna-se necessário, uma vez
que a elaboração de um modelo geológico em células, é originado dos primeiros
dados geofísicos-geológicos disponíveis.
Ao geólogo cabe a tarefa de gerar um modelo tridimensional do
2
Ao geólogo cabe a tarefa de gerar um modelo tridimensional do
reservatório recheado com as propriedades estáticas da rocha, com distribuição
da porosidade, permeabilidade absoluta, transmissibilidade, falhas, contatos entre
fluidos, distribuição das fácies etc.
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Modelagem e Simulação de 
Reservatórios
Essas informações são obtidas de mapas de amplitude sísmica, de
d i dâ i d i f õ d f d á ( fimapas de impedância, de informações dos poços perfurados na área (perfis a
poço aberto, perfis de produção, testes etc) e de plugues retirados de
testemunhos e amostras laterais de onde se obtém informações laboratoriais
de petrofisicas e petrografia.
Muitas destas propriedades são pontuais, ou seja, conhecidas
somente para a região onde ocorreu a medida, isto é, onde há poços
perfurados. A extrapolação de tais informações para as demais regiões
carentes do reservatório é realizada por técnicas de geoestatistica e por
modelagem física das rochas que buscam correlacionar atributos sísmicos
3
Modelo Geológico Tridimensional do Reservatório
modelagem física das rochas, que buscam correlacionar atributos sísmicos
com propriedades petrofisicas das rochas.
A união destras informações da geologia e geofísica resulta no
chamado Modelo Geológico Tridimensional do Reservatório.
Modelagem de ReservatóriosModelagem 3D de reservatório
4
30m
Dois poços perfurados observe a obtenção dos dados e a extrapolação dos mesmos.
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Modelagem de reservatório – integração de disciplinas
Geofísica Geologia
Desenvolvimento de Reservatórios
5
Avaliação Modelagem
Petrofísica
Fonte: Badolato, D.. Geoestatística. Rio de Janeiro: BeicipFranlab, 2008. Apresentação.
Integração: Geólogos, Geofísicos e Petrofísicos – Modelagem Estática
Mapas Estruturais (topo, fáceis litológicas, falhas) e Mapas de Qualidade (, k, Sw, etc..)
k i i l ã i t
Modelagem, Simulação e Desenvolvimento de Reservatórios
krigagem, simulação gaussiana, etc.
Estrutural
6
Qualidade
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Integração: Geólogos, Geofísicos e Engenheiros – Modelagem Dinâmica
Modelagem, Simulação e Desenvolvimento de Reservatórios
razão NTGrazão NTG
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Evolução do conhecimento sobre o reservatório
1984/85 1986/87 1988/90 1991/95
Desenvolvimento de Reservatórios
Sísmica 2D
14 poços
Sísmica 3D
23 poços
Sís. 3D Campos Sul
24 poços
27 poços
1996 1997/98 1999/2001
836 poços Sís. 3D (2000)
40 poços
28 poços 8
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Modelagem de reservatório
Desenvolvimento de Reservatórios
Poço 1
Poço 4
Poço 2
Poço 3
9Fonte: Lie, A.. Reservoir simulation: from upscaling to multiscale methods. Norway: SINTEF, 2007. Apresentação.
90,000
Modelagem de Reservatório 
Previsão do comportamento do Reservatório 
Desenvolvimento de Reservatórios
PREVISTO
30,000
40,000
50,000
60,000
70,000
80,000
Pr
od
uç
ão
 d
e 
ól
eo
 (b
ar
ril
 p
or
 d
ia
)
REALIZADO
10
0,000
10,000
20,000
out/2006 jan/2007 abr/2007 ago/2007 nov/2007 fev/2008 jun/2008 set/2008 dez/2008 mar/2009
Data
PAN-2007 v. 830 Injetores com cronograma atual
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Modelagem de Reservatórios
Problema de escala
Modelagem, Simulação e Desenvolvimento de Reservatórios
11Slide BeicipFranlab
ensaios de laboratório
“plugs”
perfil de densidade

Mapa 
geofísico
Modelagem, Simulação e Desenvolvimento de Reservatórios
Problema de escala
10-9 o volume total do 
reservatório 
1000 vezes o volume do
“plug”
O volume total do 
reservatório 
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Resolução
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Modelagem, Simulação e Desenvolvimento de Reservatórios
Malha grosseira – Modelo de 
i l ã d tó i
Solução - Transferência de escala
simulação de reservatório
13
Malha fina – Modelo geológico
Histórico do tamanho dos modelos (Watts, 1997, SPE 38441):
Modelagem de Reservatórios
1960: 200 células;
Modelagem, Simulação e Desenvolvimento de Reservatórios
Solução - Transferência de escala
1970: 2.000 células;
1983: 33.000 células;
1997: 500.000 células;
Anos 2000: milhões de células
10.000
100.000
1.000.000
m
er
o 
de
 c
él
ul
as
14
100
1.000
1960 1970 1980 1990 2000
Anos
N
úm
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Modelagem de reservatório
Desenvolvimento de Reservatórios
15
Desenvolvimento de Reservatórios
Previsão de comportamento de 
reservatórios
Previsão do tempo
16
Meteorologista
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Simulação de reservatórios
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SIMULAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
 São modelos matemáticos estudados em
computador que permitem considerar toda a
complexidade da atividade petrolífera;
 São introduzidos no modelo de informações
geológicas os dados da rocha os dados dos fluidosgeológicas, os dados da rocha, os dados dos fluidos,
as propriedades rocha‐fluido, etc.,
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Variáveis a serem caracterizadas
Propriedades das Rochas
Modelagem, Simulação e Desenvolvimento de Reservatórios
Propriedades das Rochas
Porosidade
Saturação dos fluidos
Permeabilidades
Capilaridade
Propriedades dos Fluidos
Vi id d
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Viscosidade
Fator volume formação
Razão de solubilidade
Simulação de reservatórios
Mapa de porosidade
Mapa estrutural
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Mapa estrutural
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 Escolha da Malha de Simulação
Processo de Simulação
Pré- Coleta e Preparação dos Dados
 Entrada de Dados 
Ajuste de Histórico
Pré
processamento
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Ajuste de Histórico 
 Previsão do Comportamento Futuro 
Pós-
processamento
Pré‐processamento
22
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Pós‐processamento
23
Pós‐processamento
100 1.000
B
SW
 - 
%
Q
om
 (m
3/
da
y)
20
40
60
80
200
400
600
800
24
BSW simulado
Histórico de BSW
Qom simulado
Histórico de qom
 (Date)
1990 1995 2000 2005
0 0
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Modelagem, Simulação e Desenvolvimento de Reservatórios
Analógicos
Tipos de simuladores
o Modelo linha fonte
o Balanço de materiais
Físicos Modelos reduzidos
Protótipos
Matemáticos
Analíticos
Numéricos
o Curvas de declínio
o Modelo de Buckley-Leverett
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A simulação numérica é o métodos mais empregados na engenharia 
de petróleo para se estimar características e prever o 
comportamento de um reservatório de petróleo. 
Modelagem, Simulação e Desenvolvimento de Reservatórios
Geologia
Modelo geológico
Rocha Fluido
Porosidade Análise PVT (óleo, gás, 
água)
P bilid d A áli d ól á á
Dados de produção Dados de poços
Histórico de produção Completação
razão NTGrazão NTG
Ajuste de Histórico e Previsão Iniciais
CasosP10% e P90% da Curva de Incerteza
12000
Percentil 10% Inicial
Percentil 90% Inicial
(histórico)
Ajuste de Histórico e Previsão Iniciais
Casos P10% e P90% da Curva de Incerteza
12000
Percentil 10% Inicial
Percentil 90% Inicial
(histórico)
Workflow
Coleta e 
preparação 
de dados
Modelo 
numérico
Ajuste de 
histórico
Dados de Dados de
g g
Mapas estruturais (topo, base)
Mapas de isópacas (óleo, gás, água)
Seções estratigráficas
Permeabilidade Análise de óleo, gás e água
Compressibilidade
Permeabilidade relativa
Saturações de fluidos
Pressão capilar
p ç p ç
Histórico de pressão Índice de produtividade/injetividade
Testes de formação Histórico de completações
Histórico de injeção Histórico de estimulações
Produção de Água
Variação do Atributo Volume Poroso (vm) 
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
 V
az
ão
 d
e 
A
gu
a 
(m
³/d
)
Histórico
Base
Variação máxima vm pessimista
Variação máxima vm otimista
Tempo (day)
Va
zã
o 
de
 Ó
le
o 
(m
3/
da
y)
0 3000 6000 9000 12000 15000
0
2000
4000
6000
8000
10000 Histórico
(dias)
(m
³/d
ia
)
Tempo (day)
Va
zã
o 
de
 Ó
le
o 
(m
3/
da
y)
0 3000 6000 9000 12000 15000
0
2000
4000
6000
8000
10000 Histórico
(dias)(dias)
(m
³/d
ia
)
(m
³/d
ia
)
26
Dados de 
geologia
Dados de 
rocha e 
fluido
Dados de 
produção e 
completação
Lançamento 
do “grid”
Digitalização 
dos dados
0
500
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
Tempo (dias)
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Pré-processamento Pós-processamento
Simulação Numérica de Reservatórios
Pré‐processamento  e  Pós‐processamento
27
Hi tó iHi tó iHi tó i
Modelagem, Simulação e Desenvolvimento de Reservatórios
Ajuste de histórico – tarefa árdua e demorada
Base
Histórico
Ajuste 1
Ajuste 2
Va
zã
o 
de
 Á
gu
a 
Base
Histórico
Ajuste 1
Ajuste 2
Va
zã
o 
de
 Á
gu
a 
Base
Histórico
Ajuste 1
Ajuste 2
Va
zã
o 
de
 Á
gu
a 
28
TempoTempoTempo
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Previsão de Comportamento de Reservatórios
Necessidade de ajuste 
do modelo ao histórico
Várias revisões do 
modelo podem ser 
necessárias (upscaling, 
atributos e 
29
propriedades)
Ajuste ao histórico
80
100
800
1.000
B
SW
 - 
%
Q
om
 (m
3/
da
y)
20
40
60
200
400
600
30
BSW simulado
Histórico de BSW
Qom simulado
Histórico de qom
 (Date)
1990 1995 2000 2005
0 0
19/06/2017
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2ª PROVA DE GEOLOGIA DO PETROLEO
da Aula 11 a 20
VALOR: 5,0 PONTOS