Aula 1 Simulçao Resrevatorios

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CCE0949 –ESTIMULAÇÃO DE RESERVATORIOS DE PETRÓLEO 
Aula II: MODELAGEM CONCEITUAL
 
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AULA I: Fundamentos da Simulação
SIMULAÇÃO DE RESERVATÓRIO 
Modelo Conceitual
Classificação dos Simuladores
Caráter Multidisciplinar.
Modelagem Estática e Dinâmica.
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SIMULAÇÃO DE Reservatórios 
1.- Modelo Conceitual
É um ramo da Engenharia de Reservatorios tata de elaborar modelos computacionais para prever os parâmetros relacionados com o fluxo de fluidos através dos meios porosos.
Modelos computacionais para: o gerenciamento dos reservatórios, analisar a viabilidade técnico-econômica do desenvolvimento de novos campos , simulação de campos em desenvolvimento.
O campo produz uma vez com uma considerável despesa , porem com uso modelo de simulação pode se produzido muitas vezes através de simuladores numéricos, obtendo resultados de condições diferentes de produção e assim selecionar o conjunto ótimo. 
AULA I: Fundamentos da Simulação
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SIMULAÇÕ DE RESERVATORIOS 
AULA I: Modelo Conceitual
Porque se usar a simulação?
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SIMULAÇÕ DE RESERVATORIOS 
2.- Classificação dos simuladores de sistemas 
Simuladores físicos : Os simuladores físicos são, por exemplo, os simuladores analógicos, os modelos reduzidos e os protótipos.
Simuladores matemáticos : Os simuladores matemáticos podem ser subdivididos em analíticos e numéricos; permitem a parametrização, ajuste histórico da produção, previsão de desempenho (de um ou mais esquemas de produção) .).
Como exemplos de simuladores analíticos podem ser citados : a solução do modelo da fonte linear, a equação de balanço de materiais, as curvas de declínio de produção.
 Simulação numérica é um dos métodos empregados na engenharia de petróleo para se estimar características e prever o comportamento de um reservatório de petróleo, a exemplo das técnicas de previsão de comportamento baseadas em balanço de materiais, nas curvas de declínio e o modelo de Buckley-Leverett. 
Os simuladores numéricos de reservatório são geralmente conhecidos como simuladores numéricos de fluxo, devido ao fato de que são utilizados para se estudar o comportamento do fluxo de fluidos em reservatórios de petróleo empregando uma solução numérica (ROSA et al., 1953).
AULA I: Modelo Conceitual
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Simuladores Numéricos de Fluxo
SIMULAÇÃO DE RESERVATORIOS
AULA I: MODELO CONCEITUAL
A classificação apresentada na literatura depende muito da forma que os fluidos presentes no reservatório são modelados, tendo em vista suas características e formas de tratamento da composição e propriedades destes fluidos. Portanto, pode-se assumir a seguinte classificação:
 Black-oil (volumétrica ) e Composicional. 
Alguns conceitos como fase e componente são relevantes para a compreensão. A primeira refere-se a uma região de fluido quimicamente homogênea que é separada de uma outra região por uma interface, que pode ser oleosa, aquosa ou gasosa. Já o outro conceito é uma espécie química que pode estar presente em uma fase. Por exemplo, a fase aquosa contém os componentes água ( ), cloreto de sódio (NaCl) e oxigênio dissolvido ( ). Além disso, a fase oleosa contém centenas de componentes, isto C1 ,C2 , C3 , , , etc.
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SIMULAÇÃO DE RESERVATORIOS
Modelo Black-Oil
AULA I: MODELO CONCEITUAL
Neste tipo de modelo , é assumido quando o fluido pode se apresentar em três fases: óleo, água e gás.
Modelo é usado em situações em que o processo de recuperação é insensível às mudanças composicionais nos fluidos do reservatório como, por exemplo, mecanismos de recuperação primária e injeção de água.
 Óleo e água serem imiscíveis e o gás é assumido ser solúvel no óleo. Fluidos estão em temperatura constante em equilíbrio termodinâmico dentro do reservatório. 
Comportamento PVT do sistema pode ser expresso pelos fatores volume formação do óleo, da água e do gás , a transferência de massa entre óleo e gás (descrito pela razão de solubilidade) (MACHADO, 2011)
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SIMULAÇÃO DE RESERVATORIOS
Modelo Composicional
AULA I: MODELO CONDEITUAL
Modelar processos que dependem fortemente da temperatura ( injeção de vapor e combustão in-situ, deve-se adotar simuladores térmicos) 
Estes simuladores usam uma equação de balanço de energia mais a equação do balanço de massa, associados a abordagens composicionais.
 Outros modelos de simulação específicos para simular processos químicos (injeção de polímeros e surfactantes) e microbiológicos (geração de no reservatório por bactérias redutoras de sulfato) (MACHADO, 2011)
Modelo de dois meios (dual media model), onde a rocha reservatório é considerada a ser composta por duas redes interconectadas( fratura e matriz) cada uma sendo caracterizada com suas próprias propriedades. 
Adotam formulações black-oil ou composicional, usando configurações chamadas de dupla-porosidade e dupla permeabilidade . 
Modelos tipicamente aplicados aos estudos de reservatórios naturalmente fraturados, tal como acontece em alguns reservatórios carbonáticas também (MACHADO, 2011)
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Modelos de Simulação vs. reservatorios diagrama PVT
SIMULAÇÃO DE RESERVATORIOS
AULA I: MODELO CONCEITUAL
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SIMULAÇÃO DE RESERVATORIOS
AULA I: MODELO CONCEITUAL
Modelos físicos composicionais de simulação de reservatórios, os quais estão associados a um tratamento termodinâmico mais elaborado.
Caso dos reservatórios do pré sal com gás (CO2, CH4) e óleo leve.
Um reservatório de petróleo, contendo uma mistura complexa de hidrocarbonetos, não pode ser simulado de forma, simultaneamente, extremamente precisa, adequadamente rápida e computacionalmente barata usando os recursos computacionais de hoje.
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Modelo Físico Composicional
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Simulação Numérica de Escoamento
SIMULAÇÃO DE RESERVATORIOS
AULA I: MODELO CONCEITUAL
No gerenciamento de reservatórios de petróleo uma ferramenta extremamente útil é a simulação numérica de escoamento, cujo principal objetivo é estimar o comportamento de pressões, saturações e produções de uma jazida de hidrocarbonetos submetida às configurações alternativas de poços ou condições de produção. 
Esta tecnologia encontra-se em constante evolução de modo a propiciar maior compatibilidade entre o modelo numérico e as características geológicas dos reservatórios. 
O ganho de qualidade é obtido a partir do desenvolvimento de simuladores mais completos (com um maior número de recursos), técnicas computacionais otimizadas, computadores mais rápidos, facilidades gráficas etc. (Pizarro, 1992). 
Modelos mais utilizados são os chamados Black-Oil,
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 Simulação de Reservatórios , nas várias fases da explotação.
SIMULAÇAO DE RESERVATÓRIOS 
No gerenciamento dos reservatorios (modelo de simulação de reservatório)
Otimização dos campos, otimização da ´produção ( que é função fatores políticos, ambientais e técnicos) 
Na analise do comportamento e o calculo produções futuras
Exige a construção de modelo geológico nele se inserido características do escoamento do fluido.
O Ajuste histórico da produção (é um processo de otimização diminuindo as diferenças entre as curvas simuladas e da produção com objetivo otimizar o modelo de simulação construído com dados de campo.)
 Na Avaliação dos riscos na tomada de decisões.
 Na Analise de incerteza das previsões do modelo ( erros de medição, parametrização, tipo de modelo, ajuste histórico..) E um problema relevante na previsão da produção.
AULA I: MODELO CONCEITUAL
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Objetivos da Simulação de Reservatórios
SIMULÇÃO DE RESERVATÓRIOS 
Simulação de reservatorios para desenvolvimento de novos campos).
Identificação do numero de poços para ótima produção.
Localização dos poços 
Determinar necessidades presentes ou futuras de uso métodos de elevação artificial
Produção esperada de agua , óleo, gás.
Simulação de reservatorios para campos desenvolvidos.
Previsão de produção 
Avaliação das características do reservatório para processos de EOR (Enhanced Oil Recovery) químico, EOR CO2, e outros EORs.
Analises dos efeitos da vazão da produçãoe/ou injeção na recuperação.
Determinação do melhor desenvolvimento do campo.
Determinação do efeito de espaçamento na recuperação final.
AULA I: MODELO CONDEITUAL
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Técnicas acopladas ao simulador numérico
SIMULAÇÃO DE RESERVATORIOS
AULA I: MODELO CONCEITUAL
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Gerenciamento de Reservatorios
ENGENHARIA DE RESERVATORIOS I
Processo multidisciplinar que trabalha com varias disciplinas de forma simultânea:
Geologia 
Geofísica
Geoquímica
Geomecânica
Engenharia de Reservatorios
Engenharia de Perfuração
AULA I: DEFINIÇÕES TÉCNICAS
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Caráter Multidisciplinar 
ENGENHARIA DE RESERVATORIOS I
AULA I Modelo Conceitual
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Abordagem multidisciplinar
SIMULAÇÃO DE RESERVATORIOS 
Aspectos mais relevantes de cada uma dessas disciplinas e suas respectivas atividades principais no processo de Gerenciamento de reservatórios
Geologia Thiers et Cruz 2017.
Estudos regionais e estudos de ambientes deposicionais: Auxilia na definição de um modelo estrutural do reservatório, assim como na distribuição das rochas reservatório. 
 Estudos de testemunhos: Descrição dos testemunhos para definir os tipos de rochas, unidades de fluxo, mineralogia, ambientes deposicionais, diagêneses e outros. 
Correlação estratigráfica: A partir de perfis de poço seleciona o topo e a base das camadas do reservatório, além definir sua distribuição no reservatório onde dados de perfis não são disponibilizados.
AULA I: Modelo Conceitual
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Caráter ,multidisciplinar 
ENGENHARIA DE RESERVATORIOS I
Construção do modelo estrutural do reservatório: Combina o topo da formação, espessura e informações de falhas de geologia, análise geofísica e petrofísica para criar o trabalho de estrutura geométrica do modelo geológico (estático). 
 Popular o modelo estático do reservatório: Preenche o modelo com dados de: o Estudos petrofísicos (análise de testemunho e perfil: porosidade, permeabilidade, contatos fluidos, distribuição inicial de saturação). o Estudos de engenharia de reservatórios (amostra de fluido e análise do teste de fluxo: propriedades de óleo, água e gás, pressão do reservatório, permeabilidade do sistema, contatos fluidos)
AULA I: DEFINIÇÕES TÉCNICAS
Aspectos mais relevantes de cada uma dessas disciplinas e suas respectivas atividades principais no processo de Gerenciamento de reservatórios
Geologia ( continuação ) Thiers et Cruz 2017
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Caráter Multidisciplinar
SIMULAÇÃO DE RESERVATORIOS 
Geofísica Thiers et Cruz 2017 
Revisão e controle de qualidade dos dados disponíveis em 2D e 3D. 
 Geração de sismogramas sintéticos. 
 Mapeamento das estruturas temporais. 
 Criação de mapas de profundidade. 
 Interpretação de falhas. 
 Análise de Atributos. 
 Uso de Sísmica 4D para o Monitoramento do movimento do fluido no reservatório
AULA I: Modelo Conceitual
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Caráter Multidisciplinar
SIMULAÇÃO DE RESERVATORIOS 
·
.- Petrofísica Thiers et Cruz 2017 
AULA I : MODELO CONCEITUAL
Interpretação de perfis de poço e testemunhos para determinação de litologia, porosidade, permeabilidade e distribuição da saturação de fluidos. 
 Identificação de diferentes tipos de rocha no reservatório. 
Derivação de relações de porosidade versus permeabilidade. 
Especificação de incertezas e necessidade de aquisição de dados adicionais. 
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Caráter Multidisciplinar
SIMULAÇAO DE RESERVATORIOS 
Engenharia de Reservatório Thiers et Cruz 2017 
AULA I : MODELO CONCEITUAL
Propriedades de Fluidos: 
Controle de qualidade dos dados disponíveis; 
 Preparação do programa de aquisição de dados e análise dos dados; 
Definir as variâncias horizontais e verticais nas características dos fluidos: Compartimentação e separação gravitacional; 
Análise PVT. 
Propriedades de Rochas: 
 Controle de qualidade dos dados disponíveis; 
Descrição de Unidades de Fluxo com Geólogo e Petrofísico;. 
Preparação do programa de aquisição de dados para análises SCAL; 
 Curvas de Permeabilidade Relativa (óleo/água, óleo/gás); 
 Saturação residual de óleo; 
 Curvas de pressão capilaridade (drenagem e imbibição); 
 Molhabilidade
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Caráter Multidisciplinar
SIMULAÇAO DE RESERVATORIOS 
Engenharia de Reservatório ( continuação)
AULA I: MODELO CONCEITUAL
Planejamento e analise de testes de poços (Ensaio de formação de repetição DST/ Downhole / Testes de fluxo para determinar permeabilidade, Skin, pressão, PI, limites de fluxo, etc.); 
Identificação dos mecanismos de recuperação do reservatório; 
 Descrição do aquífero; 
 Previsão do desempenho do reservatório baseada em métodos volumétricos, balanço de Materiais, Análise de Curva de Declínio, e Simulação Numérica; 
Estimativas de Reservas. 
Contribuição para o modelo estático/geológico (contatos de fluidos, distribuição de saturação de fluido, propriedades de fluidos, compartimentação); 
Modelagem dinâmica; 
 Upscaling do modelo estático; 
Ajuste do Histórico da Produção; 
 Previsão de desempenho para diferentes cenários de desenvolvimento; 
Planejamento e aplicação de Waterflooding / EOR. 
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Garantia de escoamento (Scaling, deposição de parafina, corrosão, hidratos de gás, emulsão, espuma, carga líquida em poços de gás, produção de areia, e outras); 
 Preparação de programas de estimulação (tratamentos com ácido, fraturamento hidráulico); 
Análise diagnóstica para a melhoria dos sistemas de produção (análise nodal); 
 Seleção e aplicação de elevação artificial; 
Testes periódicos de taxas de produção de poço
SIMULAÇÃO DE RESERVATORIOS 
Engenharia de Produção Thiers et Cruz 2017
AULA 1: MODELO CONCEITUAL
Caráter Multidisciplinar
Para outras propriedades consulte a bibliografia no “saiba mais”
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Caráter Multidisciplinar
SIMULAÇÃO DE RESERVATORIOS 
Engenharia de Instalações. Thiers et Cruz 2019 
Projeto conceitual da rede de superfície; 
Sistemas de coleta (linhas de fluxo, manifolds); 
Estações (aquecedores, separadores, dispositivos de medição de fluxo para desidratação, degaseificação e medição dos fluidos produzidos); 
Tanques; 
Estratégia e sistema de transporte; 
Preparação de dados para a aquisição do equipamento de superfície; 
 Operar e manter instalações de superfície, resolver problemas operacionais, minimizar custos operacionais; 
Rever e atualizar as instalações conforme necessário
AULA 1: MODELO CONCEITUAL
Para outras propriedades consulte a bibliografia no “saiba mais”
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Caráter Multidisciplinar
SIMULAÇÃO DE RESERVATORIOS 
Engenharia de Perfuração de Poços . Thiers et Cruz 2017
Design de poço (vertical, inclinado, horizontal, lateral único, multilaterais, etc.). 
 Preparação e execução de programas de perfuração. 
Fornecer suporte para a aquisição de dados exigidos pela equipe subterrânea (testemunhos, perfis, e teste da coluna de perfuração).
AULA I: MODELO0 CONCEITUAL
Geoquímica
Geomecânica. 
Contribuir para o projeto de construção de poços (design de invólucro, peso da lama, estabilidade do poço e planejamento das trajetórias dos poços). Compactação de reservatório. 
Produção de areia. 
Contribuir para o modelo geológico ou modelo estático (modelagem estrutural, modelagem de falhas e caracterização do sistema de fratura natural)
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MODELAGEM ESTATICA 
SIMULAÇÃO DE RESERVATORIOS 
Modelagem Estática: 
 Construção do modelo estrutural: A estrutura do topo do reservatório, os mapas das profundidades, a descrição das falhas, e a espessura bruta das camadas compõem a construção do modelo estrutural que é feita por geofísicos, geólogos e petrofísicos. De forma que o conhecimento da geologia local, informações de perfis de poços e a inversão de dados sísmicos fornece a estrutura do reservatório.
 Popular o modelo: Com o modelo estrutural devidamente definido, geofísicos, geólogos, engenheiros de reservatório, e engenheiros de produção contribuem para popular o modelo estrutural com informações de porosidade, permeabilidade, contatos de fluídos, saturação de fluídos, Razão NTG 
AULA I: MODELO CONCEITUAL
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MODELAGEM DINÂMICA 
SIMULAÇÃO DE RESERVATORIOS 
Modelagem Dinâmica: 
 Upscalinge Inicialização do modelo: Engenheiros de reservatório e engenheiros de produção fazem o upscaling do modelo estático. As propriedades de fluidos, dados de permeabilidade relativa, informações de poços e histórico da produção são incorporados no modelo dinâmico na escala considerada mais propriada. 
Ajuste do Histórico: Engenheiros de reservatórios, geólogos, geofísicos e petrofísicos contribuem para o Ajuste do histórico da produção. 
Previsão: Previsões de diferentes cenários de produção podem ser realizados pelos engenheiros de reservatório e engenheiros de petróleo e produção.
AULA X: MODELO CONCEITUAL
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Modelagem estática e dinâmica dos reservatorios. B AKILER 2013
SIMULAÇÃO DE RESERVATORIOS 
AULA I: M0ODELO CONCEITUAL
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Modelagem Estática e Dinâmica/ Processo de Gerenciamento dos Reservatórios
SIMULAÇÃO DE RESERVATORIOS 
AULA X: TÍTULO DA AULA
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Modelagem Estática e Dinâmica
SIMULAÇÃO DE RESERVATORIOS 
AULA X: MODELO COM CEITUAL
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Modelagem Estática e Dinâmica
AULA I: MODELO CONCEITUAL
SIMULAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
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Modelagem Estática e Dinâmica
AULA I: MODELO CONCEITUAL
SIMULAÇÃO DE RESERVATÓRIOS I
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Saiba mais
BIBLIOGRAFIA
AULA I: MODELO CONCEITUAL
ENGENHARIA DE RESERVATÓRIOS I
FRANCHI J R . Principles of Applied Reservoir Simulation. 3th. Edition. Elsevier 2006. ISBN 13: 978-0-7506-7933-
THIERS R V e CRUZ J M V da. Uma introdução de simulação numérica como instrumento de gerenciamento de reservatorios. UFRJ 2017 Escola Politécnica . 
Samuel Ferreira de Mello. Estudo Sobre Simulação Composicional de Reservatórios de Petróleo com Injeção de CO2. -Campinas, SP: [s.n.], 2011. 
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Assuntos da próxima aula:
.Modelo Geológico
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