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Simulación de Yacimientos Naturalmente Fracturados Simulación ...

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Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong><br />

<strong>Fracturados</strong><br />

Diciembre <strong>de</strong>l 2006<br />

Seminario <strong>de</strong> Mo<strong>de</strong>lación Matemática y Computacional<br />

Instituto <strong>de</strong> Geofísica-UNAM<br />

1


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Contenido<br />

1. Introducción<br />

2. I<strong>de</strong>alización <strong>de</strong> YNF<br />

3. Procesos Dinámicos en YNF<br />

4. Mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> Doble Porosidad<br />

5. Mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> Triple Porosidad<br />

6. Mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> n -Porosidad<br />

7. Conclusiones<br />

2


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Introducción<br />

Que es una Fractura ?<br />

Es un plano <strong>de</strong> discontinuidad macroscópica en una<br />

roca <strong>de</strong>bido a <strong>de</strong>formación por esfuerzos o diagenesis.<br />

Que es un <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> Fracturado ?<br />

Es un medio poroso conteniendo planos discontinuos<br />

(fracturas) naturales y que afectan el flujo <strong>de</strong> fluidos.<br />

3


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Afloramientos <strong>Fracturados</strong><br />

4


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Importancia <strong>de</strong> los YNF<br />

5


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Importancia <strong>de</strong> los YNF<br />

El 70 % <strong>de</strong> las reservas<br />

en México se<br />

encuentran en YNF<br />

6


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Tipos <strong>de</strong> Poro en YNF<br />

7


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Distribución <strong>de</strong> tamaño <strong>de</strong> poro en Carbonatos<br />

8


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Correlación Porosidad vs. Permeabilidad<br />

1 mD = 10 -12 mm<br />

9


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Conceptualización <strong>de</strong> YNF<br />

Existen varis mo<strong>de</strong>los para representar a un medio poroso<br />

fracturado:<br />

• Fracturas Discretas<br />

• Red <strong>de</strong> Fracturas Discretas<br />

• Medio Continuo Equivalente<br />

• Medio Continuo<br />

10


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Fracturas Discretas<br />

Tomada <strong>de</strong> Yu-Shu, 2004<br />

11


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Red <strong>de</strong> Fracturas Discretas<br />

12


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Medio Continuo Equivalente<br />

13


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Medio Continuo (Barenblatt, 1959)<br />

Matriz<br />

Fractura<br />

14


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Medio Continuo (Warren and Root, 1964)<br />

Matriz<br />

Fractura<br />

Placas Barras Cubos con uniones<br />

horizontales<br />

impermeables<br />

Cubos<br />

15


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Medio Continuo (Warren and Root, 1964)<br />

Yacimiento Real<br />

Conceptualización<br />

vugulus<br />

matriz<br />

fractura<br />

Bloque <strong>de</strong> matriz fractura<br />

16


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Distribución <strong>de</strong> Fluidos en un YNF<br />

Drene Gravitacional<br />

(Zona <strong>de</strong> Gas)<br />

Expansión<br />

(Zona <strong>de</strong> Aceite)<br />

Imbibición<br />

(Zona <strong>de</strong> Agua)<br />

17


1) 2)<br />

Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Mecanismo por gravedad<br />

Expansión + Segregación gravitacion<br />

GOLO<br />

S g > S gc<br />

4)<br />

GOL<br />

S g < S gc<br />

3)<br />

WOLO<br />

Aceite en la matriz<br />

Aceite en la fractura<br />

Gas<br />

Agua<br />

WOL<br />

Imbibición<br />

Expansión<br />

S g = 0<br />

5)<br />

Capilar Capilar Capilar +<br />

gravitacional<br />

6) 7) 8) 9)<br />

Capilar +<br />

gravitacional<br />

18


Proceso <strong>de</strong> Mo<strong>de</strong>lado<br />

Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Linealización<br />

Discretización<br />

Ecuaciones<br />

Algebraicas<br />

No lineales<br />

Ecuaciones<br />

Algebraicas<br />

Lineales<br />

Convergencia<br />

Mo<strong>de</strong>lamiento<br />

Matemático<br />

Ecuaciones<br />

Diferenciales<br />

Parciales<br />

Solución <strong>de</strong>l<br />

Sistema<br />

<strong>de</strong> ecuaciones<br />

Sistema fisico<br />

a estudiar<br />

Mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong><br />

Simulación<br />

Mundo<br />

Real<br />

Estudio<br />

<strong>de</strong> Simulacion<br />

Simulación<br />

Experimentos<br />

<strong>de</strong> Simulación<br />

Análisis <strong>de</strong><br />

Resultados<br />

Conclusiones<br />

Actualización<br />

<strong>de</strong>l sistema<br />

19


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> Doble Porosidad<br />

Propuesto por Baraenblatt (1959), Warren and Root (1964)<br />

• Dos medios Matriz-Fractura<br />

• Fractura (Medio Continuo), Matriz (Medio Discontinuo)<br />

• Fractura (Alta permeabilidad), Matriz (Baja permeabilidad)<br />

• Fractura (Baja Porosidad), Matriz (Alta Porosidad)<br />

• Función <strong>de</strong> Transferencia Matriz-Fractura.<br />

20


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Mo<strong>de</strong>lo Matemático para Doble Porosidad, 1-K<br />

i-1<br />

S 1<br />

S 1<br />

S 2<br />

i i+1<br />

S 2<br />

S 1<br />

S 2<br />

Fractura<br />

Matriz<br />

21


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Mo<strong>de</strong>lo Matemático para Doble Porosida<strong>de</strong>s<br />

Medio Continuo s = 1 (Fractura)<br />

Aceite<br />

⎡<br />

Kk<br />

⎤<br />

( p γ D) ⎡b qˆ<br />

⎤ ˆ τ φ( b S )<br />

ro<br />

∇⋅⎢ ∇<br />

o<br />

−<br />

o∇ ⎥ +<br />

o o<br />

1<br />

o21 o o 1<br />

μoB<br />

⎣ ⎦ + = ⎡ ⎤<br />

o<br />

∂t<br />

⎣ ⎦<br />

⎣<br />

⎦1<br />

Gas<br />

⎡Kk<br />

kk<br />

⎤<br />

ro<br />

rg<br />

∇⋅⎢<br />

Rs( ∇po −γo∇ D) + ( ∇pg −γ<br />

g∇D)<br />

⎥<br />

⎢⎣μoBo μgBg<br />

⎥⎦1<br />

Rbq ˆ bq ˆ [ R ˆ ] ˆ ∂<br />

+ ⎡ τ τ ⎡φ( RbS b S ) ⎤<br />

⎣<br />

⎤<br />

⎦ + ⎡<br />

⎣<br />

⎤<br />

⎦ + + ⎡<br />

⎣<br />

⎤<br />

⎦ = +<br />

∂ t ⎣ ⎦<br />

Agua<br />

⎡<br />

Kk<br />

s o o<br />

1<br />

g g<br />

1<br />

s o 21 g<br />

21<br />

s o o g g<br />

1<br />

⎤<br />

( p γ D) ⎡b qˆ<br />

⎤ [ ˆ τ ] [ φb S ]<br />

rw<br />

∇⋅⎢ ∇<br />

w<br />

−<br />

w∇ ⎥ +<br />

w w<br />

1<br />

w 21 w w 1<br />

Bwμ<br />

⎣ ⎦ + =<br />

⎣ w<br />

⎦<br />

∂t<br />

1<br />

∂<br />

∂<br />

22


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Mo<strong>de</strong>lo Matemático para Doble Porosida<strong>de</strong>s<br />

Medio Discontinuo s = 2 (Matriz)<br />

Aceite<br />

Gas<br />

− ∂<br />

[ τ ] = φ( bS )<br />

∂ t<br />

⎡ ⎣ ⎤ ⎦<br />

ˆo 21 o o 2<br />

∂<br />

−[ R ˆ τ ] − ⎡ˆ<br />

τ φ( Rb S b S )<br />

⎣<br />

⎤<br />

⎦ =<br />

∂ t<br />

⎡ ⎣<br />

+ ⎤ ⎦<br />

s o 21 g<br />

21<br />

s o o g g<br />

2<br />

Agua<br />

∂<br />

− =<br />

∂ t<br />

[ τ ] [ φbS<br />

]<br />

ˆw 21 w w 2<br />

23


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Mo<strong>de</strong>lo Matemático para Triple Porosida<strong>de</strong>s, 1-K<br />

i-1 i i+1<br />

S 1<br />

S 2<br />

S 3<br />

S 1<br />

S 2<br />

S 3<br />

S 1<br />

S 2<br />

S 3<br />

24


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Mo<strong>de</strong>lo Matemático para Triple Porosida<strong>de</strong>s<br />

Medio Continuo s = 1<br />

Aceite<br />

⎡<br />

Kk<br />

⎤<br />

( p γ D) ⎡b qˆ<br />

⎤ ˆ τ φ( b S )<br />

ro<br />

∇⋅⎢ ∇<br />

o<br />

−<br />

o∇ ⎥ +<br />

o o<br />

1<br />

o21 o o 1<br />

μoB<br />

⎣ ⎦ + = ⎡ ⎤<br />

o<br />

∂t<br />

⎣ ⎦<br />

⎣<br />

⎦1<br />

Gas<br />

⎡Kk<br />

kk<br />

⎤<br />

ro<br />

rg<br />

∇⋅⎢<br />

Rs( ∇po −γo∇ D) + ( ∇pg −γ<br />

g∇D)<br />

⎥<br />

⎢⎣μoBo μgBg<br />

⎥⎦1<br />

Rbq ˆ bq ˆ [ R ˆ ] ˆ ∂<br />

+ ⎡ τ τ ⎡φ( RbS b S ) ⎤<br />

⎣<br />

⎤<br />

⎦ + ⎡<br />

⎣<br />

⎤<br />

⎦ + + ⎡<br />

⎣<br />

⎤<br />

⎦ = +<br />

∂ t ⎣ ⎦<br />

Agua<br />

⎡<br />

Kk<br />

s o o<br />

1<br />

g g<br />

1<br />

s o 21 g<br />

21<br />

s o o g g<br />

1<br />

⎤<br />

( p γ D) ⎡b qˆ<br />

⎤ [ ˆ τ ] [ φb S ]<br />

rw<br />

∇⋅⎢ ∇<br />

w<br />

−<br />

w∇ ⎥ +<br />

w w<br />

1<br />

w 21 w w 1<br />

Bwμ<br />

⎣ ⎦ + =<br />

⎣ w<br />

⎦<br />

∂t<br />

1<br />

∂<br />

∂<br />

25


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Mo<strong>de</strong>lo Matemático para Triple Porosida<strong>de</strong>s<br />

Medio Discontinuo s = 2<br />

Aceite<br />

− ∂<br />

[ ˆ τ ] + [ ˆ τ ] = φ( bS )<br />

∂ t<br />

⎡ ⎣ ⎤ ⎦<br />

Gas<br />

o 21 o 32 o o 2<br />

∂<br />

−[ R ˆ τ ] − ⎡ˆ τ [ R ˆ τ ] ˆ τ φ( Rb S b S )<br />

⎣<br />

⎤<br />

⎦ + + ⎡<br />

⎣<br />

⎤<br />

⎦ =<br />

∂ t<br />

⎡ ⎣<br />

+ ⎤ ⎦<br />

s o 21 g<br />

21<br />

s o 32 g<br />

32<br />

s o o g g<br />

2<br />

Agua<br />

∂<br />

− + =<br />

∂ t<br />

[ ˆ τ ] [ ˆ τ ] [ φbS<br />

]<br />

w 21 w 32 w w 2<br />

26


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Mo<strong>de</strong>lo Matemático para Triple Porosida<strong>de</strong>s<br />

Medio Discontinuo s = 3<br />

Aceite<br />

Gas<br />

− ∂<br />

τ = φ( bS )<br />

∂ t<br />

⎡ ⎣ ⎤ ⎦<br />

ˆo 32 o o 3<br />

∂<br />

−[ R ˆ τ ] − ⎡ˆ<br />

τ φ( Rb S b S )<br />

⎣<br />

⎤<br />

⎦ =<br />

∂ t<br />

⎡ ⎣<br />

+ ⎤ ⎦<br />

s o 32 g<br />

3,2<br />

s o o g g<br />

3<br />

Agua<br />

∂<br />

− =<br />

∂ t<br />

[ τ ] [ φbS<br />

]<br />

ˆw 32 w w 3<br />

27


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Mo<strong>de</strong>lo Matemático para n Porosida<strong>de</strong>s<br />

i-1 i i+1<br />

S ns<br />

S 1<br />

S 2<br />

S 1<br />

S 2<br />

S 1<br />

S 2<br />

S ns<br />

S ns<br />

28


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Mo<strong>de</strong>lo Matemático para n Porosida<strong>de</strong>s<br />

Medio Continuo s = 1<br />

Aceite<br />

⎡<br />

Kk<br />

⎤<br />

( p γ D) ⎡b qˆ<br />

⎤ ˆ τ φ( b S )<br />

ro<br />

∇⋅⎢ ∇<br />

o<br />

−<br />

o∇ ⎥ +<br />

o o<br />

1<br />

o21 o o 1<br />

μoB<br />

⎣ ⎦ + = ⎡ ⎤<br />

o<br />

∂t<br />

⎣ ⎦<br />

⎣<br />

⎦1<br />

Gas<br />

⎡Kk<br />

kk<br />

⎤<br />

ro<br />

rg<br />

∇⋅⎢<br />

Rs( ∇po −γo∇ D) + ( ∇pg −γ<br />

g∇D)<br />

⎥<br />

⎢⎣μoBo μgBg<br />

⎥⎦1<br />

Rbq ˆ bq ˆ [ R ˆ ] ˆ ∂<br />

+ ⎡ τ τ ⎡φ( RbS b S ) ⎤<br />

⎣<br />

⎤<br />

⎦ + ⎡<br />

⎣<br />

⎤<br />

⎦ + + ⎡<br />

⎣<br />

⎤<br />

⎦ = +<br />

∂ t ⎣ ⎦<br />

Agua<br />

⎡<br />

Kk<br />

s o o<br />

1<br />

g g<br />

1<br />

s o 21 g<br />

21<br />

s o o g g<br />

1<br />

⎤<br />

( p γ D) ⎡b qˆ<br />

⎤ [ ˆ τ ] [ φb S ]<br />

rw<br />

∇⋅⎢ ∇<br />

w<br />

−<br />

w∇ ⎥ +<br />

w w<br />

1<br />

w 21 w w 1<br />

Bwμ<br />

⎣ ⎦ + =<br />

⎣ w<br />

⎦<br />

∂t<br />

1<br />

∂<br />

∂<br />

29


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Mo<strong>de</strong>lo Matemático para n Porosida<strong>de</strong>s<br />

Medio Discontinuo s = 2<br />

Aceite<br />

− ∂<br />

[ ˆ τ ] + [ ˆ τ ] = φ( bS )<br />

∂ t<br />

⎡ ⎣ ⎤ ⎦<br />

Gas<br />

o 21 o 32 o o 2<br />

∂<br />

−[ R ˆ τ ] − ⎡ˆ τ [ R ˆ τ ] ˆ τ φ( Rb S b S )<br />

⎣<br />

⎤<br />

⎦ + + ⎡<br />

⎣<br />

⎤<br />

⎦ =<br />

∂ t<br />

⎡ ⎣<br />

+ ⎤ ⎦<br />

s o 21 g<br />

21<br />

s o 32 g<br />

32<br />

s o o g g<br />

2<br />

Agua<br />

∂<br />

− + =<br />

∂ t<br />

[ ˆ τ ] [ ˆ τ ] [ φbS<br />

]<br />

w 21 w 32 w w 2<br />

30


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Mo<strong>de</strong>lo Matemático para n Porosida<strong>de</strong>s<br />

Medio Discontinuo s = 3…..n-1<br />

Aceite<br />

− ∂<br />

[ ˆ τ ] + [ ˆ τ ] = φ( bS )<br />

∂ t<br />

⎡ ⎣ ⎤ ⎦<br />

Gas<br />

o 32 o 43 o o 3<br />

∂<br />

−[ R ˆ τ ] − ⎡ˆ τ [ R ˆ τ ] ˆ τ φ( Rb S b S )<br />

⎣<br />

⎤<br />

⎦ + + ⎡<br />

⎣<br />

⎤<br />

⎦ =<br />

∂ t<br />

⎡ ⎣<br />

+ ⎤ ⎦<br />

s o 32 g<br />

32<br />

s o 43 g<br />

43<br />

s o o g g<br />

3<br />

Agua<br />

∂<br />

− + =<br />

∂ t<br />

[ ˆ τ ] [ ˆ τ ] [ φbS<br />

]<br />

w 32 w 43 w w 3<br />

31


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Mo<strong>de</strong>lo Matemático para n Porosida<strong>de</strong>s<br />

Medio Discontinuo s = n<br />

Aceite<br />

Gas<br />

∂<br />

− τ = ⎡φ( bS ) ⎤<br />

∂ t<br />

⎣ ⎦<br />

ˆo , nn , −1<br />

o o n<br />

∂<br />

−[ R ˆ τ ] − ⎡ˆ<br />

τ ⎤ ⎡φ( Rb S b S ) ⎤<br />

⎣ ⎦ = +<br />

∂ t ⎣ ⎦<br />

s o nn , −1 g<br />

nn , −1<br />

s o o g g<br />

n<br />

Agua<br />

∂<br />

− =<br />

∂ t<br />

[ τ ] [ φbS<br />

]<br />

ˆw nn , −1<br />

w w<br />

n<br />

32


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Sol. Numérica -Matriz Jacobiana (Or<strong>de</strong>namiento Normal)<br />

⎡a1,1 b1,1 e1,1 g1,1<br />

⎤ ⎡δ<br />

X1,1<br />

⎤ ⎡F1,1<br />

⎤<br />

⎢<br />

c2,1 a2,1 b2,1 e2,1 g<br />

⎥ ⎢<br />

2,1<br />

δ X<br />

⎥ ⎢<br />

⎢<br />

⎥<br />

2,1<br />

F<br />

⎥<br />

⎢ ⎥ ⎢<br />

2,1<br />

⎥<br />

⎢ c3,1 a3,1 b3,1 e3,1 g<br />

⎥ ⎢<br />

3,1<br />

δ X ⎥ ⎢<br />

3,1<br />

F ⎥<br />

3,1<br />

⎢<br />

⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥<br />

⎢ c4,1 a4,1 b4,1 e4,1 g4,1<br />

⎥ ⎢δ<br />

X<br />

4,1 ⎥ ⎢F4,1<br />

⎥<br />

⎢<br />

c5,1 a5,1 e5,1 g ⎥ ⎢<br />

5,1<br />

δ X ⎥ ⎢<br />

5,1<br />

F ⎥<br />

5,1<br />

⎢<br />

⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥<br />

⎢ f1,2 a1,2 b1,2 e1,2<br />

⎥ ⎢δ<br />

X1,2<br />

⎥ ⎢F1,2<br />

⎥<br />

⎢ f2,2 c2,2 a2,2 b2,2 e<br />

⎥ ⎢<br />

2,2<br />

δ X ⎥ ⎢<br />

2,2<br />

F ⎥<br />

2,2<br />

⎢<br />

⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥<br />

⎢ f3,2 c3,2 a3,2 b3,2 e3,2<br />

⎥ ⎢δ<br />

X<br />

3,2 ⎥ =−⎢F3,2<br />

⎥<br />

⎢<br />

f4,2 c4,2 a4,2 b4,2 e<br />

⎥ ⎢<br />

4,2<br />

δ X<br />

⎥ ⎢<br />

4,2<br />

F<br />

⎥<br />

⎢<br />

⎥ ⎢ ⎥ ⎢<br />

4,2⎥<br />

⎢<br />

f5,2 c5,2 a5,2 e5,2<br />

⎥ ⎢δ<br />

X<br />

5,2<br />

⎥ ⎢F5,2<br />

⎥<br />

⎢<br />

⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥<br />

⎢<br />

h1,3 f1,3 a1,3 b1,3<br />

⎥ ⎢δ<br />

X1,3<br />

⎥ ⎢<br />

F1,3<br />

⎥<br />

⎢ h2,3 f2,3 c2,3 a2,3 b ⎥ ⎢<br />

2,3<br />

δ X ⎥ ⎢<br />

2,3<br />

F ⎥<br />

2,3<br />

⎢<br />

⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥<br />

⎢ h3,3 f3,3 c3,3 a3,3 b3,3 ⎥ ⎢δ<br />

X3,3<br />

⎥ ⎢F3,3<br />

⎥<br />

⎢<br />

h4,3 f4,3 c4,3 a4,3 b ⎥ ⎢<br />

4,3<br />

δ X ⎥ ⎢<br />

4,3<br />

F ⎥<br />

4,3<br />

⎢<br />

⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥<br />

⎢⎣<br />

h5,3 f5,3 c5,3 a5,3⎥⎦<br />

⎢⎣ δ X5,3<br />

⎥⎦ ⎢⎣F<br />

5,3 ⎥⎦<br />

( ν )<br />

( ν+<br />

1) ( ν)<br />

33


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Formulación Numérica para n Porosida<strong>de</strong>s<br />

⎡C<br />

0 0<br />

1/1 ⎤⎡δX1<br />

⎤<br />

⎢<br />

0<br />

⎥⎢ δX<br />

⎥<br />

⎢ ⎥⎢<br />

2 ⎥<br />

⎢ ⎥⎢ ⎥<br />

⎢ ⎥⎢ ⎥<br />

⎢ ⎥⎢ ⎥<br />

⎥<br />

⎢ ⎥⎢ δXn<br />

−1<br />

⎥<br />

⎢ ⎥⎢<br />

⎣ 0 0⎦⎣δ<br />

X ⎥ ⎦<br />

n i−1, j,<br />

k<br />

+<br />

⎡A<br />

A<br />

1/1 1/2<br />

⎤⎡δX1<br />

⎤<br />

⎢ ⎥⎢<br />

A A A<br />

δX<br />

⎥<br />

⎢<br />

2/1 2/2 2/3<br />

⎥⎢<br />

2<br />

⎥<br />

⎢ <br />

⎥⎢ ⎥<br />

⎢ ⎥⎢ ⎥<br />

⎢ ⎥⎢ ⎥<br />

⎢ A A A ⎥⎢δ<br />

X ⎥<br />

n−1/ n−2 n−1/ n−1 n−1/<br />

n n−1<br />

⎢ ⎥⎢ ⎥<br />

⎢⎣ A A δX<br />

nn / −1 nn / ⎥⎢ ⎦⎣ n ⎥⎦ijk<br />

,,<br />

+<br />

⎡B<br />

0 0<br />

1/1 ⎤⎡δX1<br />

⎤<br />

⎢<br />

0<br />

⎥⎢ δX<br />

⎥<br />

⎢ ⎥⎢<br />

2 ⎥<br />

⎢ ⎥⎢ ⎥<br />

⎢ ⎥⎢ ⎥<br />

⎢ ⎥⎢ ⎥<br />

⎥<br />

⎢ ⎥⎢ δXn<br />

−1<br />

⎥<br />

⎢ ⎥⎢<br />

⎣ 0 0⎦⎣δ<br />

X ⎥ ⎦<br />

n i+<br />

1. jk<br />

⎡ R1<br />

⎤<br />

⎢<br />

R<br />

⎥<br />

⎢<br />

2<br />

⎥<br />

⎢ ⎥<br />

=−⎢ ⎥<br />

⎢ ⎥<br />

⎢R<br />

⎥<br />

n−1<br />

⎢ ⎥<br />

⎢⎣<br />

Rn<br />

⎥⎦<br />

ijk<br />

<br />

H<br />

⎡A<br />

A<br />

1/1 1/ 2<br />

⎤ ⎡A1/1 0<br />

⎤ ⎡A1/1<br />

A1/ 2<br />

⎢<br />

⎥ ⎢<br />

⎥ ⎢ <br />

A A A<br />

⎢<br />

2/1 2/2 2/3<br />

⎥ ⎢ 0 0 0 ⎥ ⎢A<br />

A A<br />

2/1 2/2 2/3<br />

⎢ <br />

⎥ ⎢ ⎥ ⎢ <br />

⎢<br />

⎥= ⎢<br />

⎥+⎢<br />

⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ <br />

<br />

⎢<br />

A A A ⎥ ⎢<br />

n−1/ n−2 n−1/ n−1 n−1/<br />

n<br />

0 0 0⎥<br />

⎢<br />

A A A<br />

⎢<br />

⎥ ⎢<br />

⎥ ⎢<br />

<br />

⎢<br />

A A ⎥ ⎢ 0 0⎥ ⎢<br />

A A<br />

n−1/ n−2 n−1/ n−1 n−1/<br />

n<br />

⎣ nn / −1 nn / ⎦ ⎣<br />

⎦ ⎣ nn / −1 nn / ⎦<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎥<br />

34


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Mo<strong>de</strong>lo Matemático para n Porosida<strong>de</strong>s<br />

Complemento <strong>de</strong> Schur<br />

−<br />

−<br />

Renglón n : = ⎡− −<br />

n/ n<br />

/<br />

A δX + − −<br />

A δX =− R<br />

n/ n 1 n 1 n/<br />

n n n<br />

δ X<br />

n ⎣<br />

A R A A δ X<br />

n n<br />

1 1<br />

n n/ n−1 n−1<br />

⎤<br />

⎦<br />

Renglón n-1 : An− 1/ n−2δ Xn−2 + An− 1/ n−1δ<br />

Xn− 1<br />

+ An− 1/ nδ X<br />

n<br />

=−Rn−<br />

1<br />

A δX + A δX + ⎡<br />

⎣<br />

−A A R − A A A δX ⎤ =−R<br />

n/ n<br />

n/<br />

n ⎦<br />

−1 −1<br />

n−1/ n−2 n−2 n−1/ n−1 n−1 n−1/ n n n−1/ n n/ n−1 n−1 n−1<br />

⎡ ⎤ ⎡ ⎤<br />

A δX +<br />

⎢<br />

A − A A A<br />

⎥<br />

δX =−<br />

⎢<br />

R − A A R<br />

⎥<br />

A<br />

−1 −1<br />

n−1/ n−2 n−2 n−1/ n−1 n−1/ n n/ n−1 n−1 n−1 n−1/<br />

n n<br />

⎢ n/ n<br />

n/<br />

n<br />

⎥ ⎢ ⎥<br />

⎢ * *<br />

⎣ A<br />

⎥ ⎢<br />

n−1/ n−1 ⎦ ⎣ R ⎥<br />

n−1<br />

⎦<br />

*1 − * *1 −<br />

δX + A δX =− R δ X<br />

n−1 = ⎡<br />

⎣−An−1/ n−1Rn−1 − An− 1/ n−1An−1/ n−2δ<br />

X ⎤<br />

n−2<br />

⎦<br />

* *<br />

n−1/ n−2 n−2 n−1/ n−1 n−1 n−1<br />

35


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Mo<strong>de</strong>lo Matemático para 3 Porosida<strong>de</strong>s<br />

Complemento <strong>de</strong> Schur<br />

(<br />

*1 −<br />

− )<br />

A A A A δ X<br />

<br />

2/2 2/3 3/3 3/2 2<br />

A<br />

*<br />

2/2<br />

(<br />

*1 −<br />

)<br />

1/1<br />

− A<br />

A A A δ X<br />

<br />

1/2 2/2 2/1 1<br />

A<br />

*<br />

1/1<br />

ν ν+ 1 *<br />

ν + 1<br />

ν+ 1 ν ν+<br />

1 H *<br />

1/1, ikδ 1, i− 1 jk<br />

+ ⎡A1/1<br />

δ<br />

ijk<br />

1, ijk 1/1, ijkδ<br />

⎢<br />

⎣<br />

⎤<br />

⎦ +<br />

1, i+<br />

1 jk<br />

=− R1 + R1<br />

⎢<br />

R<br />

C X X B X<br />

⎡<br />

⎣<br />

1<br />

<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎦<br />

ν<br />

ijk<br />

36


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Validación <strong>de</strong> Mo<strong>de</strong>los<br />

• Soluciones análitica<br />

– Yacimiento Homogeneo<br />

– Warren & Root<br />

– Rodríguez et. al. (2004), Camacho et.al (2003)<br />

• Soluciones Numéricas (1K – n φ)<br />

– Yac. Homogéneo (NS = 1)<br />

– Yac. Doble Porosidad (NS = 2)<br />

– Yac. Triple Porosidad (NS = 3)<br />

37


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Datos:<br />

DATOS GENERALES PARA LA VALIDACIÓN DEL MODELO NUMÉRICO.<br />

Unida<strong>de</strong>s Prácticas<br />

Unida<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l SI<br />

P i 4351.1[psi] 30.0E+06[Pa]<br />

Q o 600.0[bpd] 6.94E-03[m 3 /Seg]<br />

r w 0.3281[ft] 0.1[m]<br />

h 164.0[ft] 50.0[m]<br />

k 1000/100/1[mD] 9.87E-13/9.87E-14/9.87E-16[m 2 ]<br />

φ 0.01/0.1/0.3[Frac.] 0.01/0.1/0.3[Frac.]<br />

C t 4.0E-05/4.0E-05/4.0E-05[psi -1 ] 5.8E-09/5.8E-09/5.8E-09[Pa -1 ]<br />

α 9.29E-02/9.29E-02[ft -2 ] 1.0/1.0[m -2 ]<br />

μ ο 0.695[cp] 6.95E-04[Pa-Seg]<br />

B o 2.0[bl/bl] 2.0[m 3 /m 3 ]<br />

ω 2.44E-02/2.44E-01/7.32E-01<br />

λ 1.00E-03/1.00E-05<br />

38


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Validación <strong>de</strong>l SNYM 1 φ - 1K. (Coor<strong>de</strong>nadas Radiales)<br />

4355.0<br />

Sol. Analítica Simple Por<br />

Simulador Simple Por<br />

4345.0<br />

Pwf (psi)<br />

4335.0<br />

4325.0<br />

4315.0<br />

4305.0<br />

1.0E-07 1.0E-06 1.0E-05 1.0E-04 1.0E-03 1.0E-02 1.0E-01 1.0E+00 1.0E+01 1.0E+02 1.0E+03<br />

Tiempo (hr)<br />

39


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Validación <strong>de</strong>l SNYM 2 φ - 1K. (Coor<strong>de</strong>nadas radiales)<br />

4355.0<br />

Sol. Analítica Doble Por<br />

Sol. Analítica Simple Por<br />

Simulador Doble Por<br />

Simulador Simple Por<br />

4345.0<br />

Pwf (psi)<br />

4335.0<br />

4325.0<br />

4315.0<br />

4305.0<br />

1.0E-07 1.0E-06 1.0E-05 1.0E-04 1.0E-03 1.0E-02 1.0E-01 1.0E+00 1.0E+01 1.0E+02 1.0E+03<br />

Tiempo (hr)<br />

40


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Validación <strong>de</strong>l SNYM 3 φ - 1K. (Coor<strong>de</strong>nadas Radiales)<br />

4355.0<br />

Sol. Analítica Triple Por Simulador Triple Pord Sol. Analítica Doble Por<br />

Simulador Doble Por Sol. Analítica Simple Por Simulador Simple Por<br />

4345.0<br />

Pwf (psi)<br />

4335.0<br />

4325.0<br />

4315.0<br />

4305.0<br />

1.0E-07 1.0E-06 1.0E-05 1.0E-04 1.0E-03 1.0E-02 1.0E-01 1.0E+00 1.0E+01 1.0E+02 1.0E+03<br />

Tiempo (hr)<br />

41


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Triple Porosidad o Doble Porosidad ?<br />

4355.0<br />

Sol. Analítica Triple Por<br />

Sol. Analítica Simple Por<br />

Simulador Triple Pord<br />

Simulador Simple Por<br />

4345.0<br />

Pwf (psi)<br />

4335.0<br />

4325.0<br />

4315.0<br />

4305.0<br />

1.0E-07 1.0E-06 1.0E-05 1.0E-04 1.0E-03 1.0E-02 1.0E-01 1.0E+00 1.0E+01 1.0E+02 1.0E+03<br />

Tiempo (hr)<br />

42


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Cuadruple Porosidad. (Sol. Numérica)<br />

4350<br />

4345<br />

4340<br />

Pwf (psia)<br />

4335<br />

4330<br />

4325<br />

4320<br />

1.E-07 1.E-06 1.E-05 1.E-04 1.E-03 1.E-02 1.E-01 1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03<br />

Tiempo (hr)<br />

43


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Cuadruple Porosidad<br />

4350<br />

4345<br />

4340<br />

Pwf (psia)<br />

4335<br />

4330<br />

4325<br />

4320<br />

1.E-07 1.E-06 1.E-05 1.E-04 1.E-03 1.E-02 1.E-01 1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03<br />

Tiempo (hr)<br />

44


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Cuadruple Porosidad<br />

4350<br />

4345<br />

4340<br />

Pwf (psia)<br />

4335<br />

4330<br />

4325<br />

4320<br />

1.E-07 1.E-06 1.E-05 1.E-04 1.E-03 1.E-02 1.E-01 1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03<br />

Tiempo (hr)<br />

45


Simulación <strong>de</strong> <strong>Yacimientos</strong> <strong>Naturalmente</strong> <strong>Fracturados</strong><br />

Conclusiones<br />

• Los YNF, aunque son difíciles <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>lar, existen<br />

algoritmos simples y prácticos para obtener resultados<br />

confiables.<br />

• El mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> Warren & Root es fácilmente extendido para<br />

mo<strong>de</strong>lar YNF conteniendo heterogeneida<strong>de</strong>s bien <strong>de</strong>finidas<br />

• El ingeniero <strong>de</strong> yacimientos <strong>de</strong>be ser pragmático en la<br />

mo<strong>de</strong>lación <strong>de</strong> YNF.<br />

46

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