Simulação de reservatórios – Um breve resumo


A simulação de reservatórios apresenta um papel fundamental como ferramenta, a fim de melhor entender e prever o comportamento de um determinado reservatório. Os primeiros simuladores de reservatório eram descritos como modelos físicos nos quais areia, óleo e água interagiam entre si. Além disso, simuladores elétricos, caracterizados pelo fluxo entre corrente elétrica e fluidos eram frequentemente utilizados. Com o advento de tecnologias digitais, a modelagem de reservatórios alcançou novos patamares, através do desenvolvimento de simuladores capazes de descrever numericamente o comportamento dinâmico dos reservatórios de óleo e gás.

Como mencionado anteriormente, o principal objetivo de realizar a simulação de um reservatório é prever sua performance sob diferentes condições de produção, isto é, tentar definir uma estratégia para otimizar  a produção economicamente. Assim, a simulação de reservatório é capaz de responder questões como o volume estimado de reservas, o quanto pode ser recuperado e com que velocidade isso pode ser feito. Algumas importantes considerações devem ser levadas em conta na seleção do melhor plano de desenvolvimento, dentre elas o número de poços e suas respectivas localizações, equipamentos de superfície e a aplicação de métodos avançados de recuperação.

A ferramenta necessária para conduzir um estudo de simulação é denominada simulador. Seu desenvolvimento requer um vasto conhecimento das propriedades petrofísicas e processos físicos que ocorrem em um reservatório, bem como conhecimentos sólidos em modelagem matemática e programação. Além disso, o engenheiro torna-se peça fundamental durante a realização deste estudo, uma vez que é responsável por analisar cuidadosamente e interpretar uma quantidade enorme de informações geradas durante os processos e, assim, refinar as mais relevantes a fim de obter a melhor descrição do reservatório. Uma vez que esta descrição é alcançada, o simulador realizará as tarefas referentes à otimização.

O simulador é criado a partir da subdivisão de um reservatório em elementos de volume finito, em um processo chamado discretização. O reservatório é então dividido em uma série de blocos interconectados e o fluxo entre eles é resolvido numericamente. Cada volume contém propriedades petrofísicas que representam o reservatório modelado e analisado, e o conjunto de todos os elementos é denotado por uma malha (grid). Uma vez que a maioria dos reservatórios possuem uma complexa estrutura interna e elementos de difícil modelagem, como falhas e fraturas, um bom modelo aproximado demanda um grande número de células.

A figura abaixo ilustra a distribuição de permeabilidade em um reservatório, evidenciando como essa propriedade varia ao longo das camadas do reservatório:

Kraken_Reservoir_Simulation

As equações utilizadas para descrever os modelos de reservatório derivam de princípios fundamentais como equilíbrio termodinâmico, conservação de massa, transferência de calor, assim como fluxos em meios porosos, que são governados pela Lei de Darcy. Tais equações são expressas na forma finita e diferencial, o que discretiza o problema em tempo e espaço; isto permite ao simulador computar o fluxo através de todo o reservatório.

Dentre os diversos tipos de simuladores comerciais disponíveis, a grande maioria utiliza o modelo black-oil. A escolha de um simulador de reservatório adequado depende dos objetivos da simulação, do tipo do reservatório e dos mecanismos de produção envolvidos. O Kraken é um pós-processador para simulação de reservatórios de petróleo desenvolvido pela ESSS que apresenta uma poderosa e avançada interface do usuário projetada para visualização e manipulação de múltiplos cenários e conjuntos de dados.Este artigo apresenta uma visão geral sobre Simulação de Reservatórios e destaca características essenciais de um simulador de reservatórios, bem como seu papel no gerenciamento de reservatórios. Além disso, alguns exemplos de visualização de propriedades utilizando o Kraken são apresentados abaixo.

Após algumas séries de simulações, os resultados podem ser visualizados através de ferramentas de análise especializadas, que são geralmente utilizadas para plotar gráficos relativos a taxas de produção, por exemplo, como mostrado na figura a seguir:

Kraken_Reservoir_Simulation2

Além disso, outros tipos de manipulação de dados podem ser feitos através de gráficos e visualizações em 3D. A figura abaixo ilustra as localizações de alguns poços (well location) e suas representações em um grid.

Kraken_Reservoir_Simulation3

O Kraken é capaz de realizar análises avançadas, como visualização de streamlines. Estas são representações do fluxo instantâneo e indicam áreas de drenagem e irrigação associadas a poços produtores e injetores. Streamlines são consideradas importantes técnicas de pós-processamento uma vez que, são utilizadas para avaliar a eficiência de poços produtores e injetores assim como auxiliar outras atividades, como análise de sensibilidade e ajuste de histórico.

Kraken_Reservoir_Simulation4

Em suma, a simulação de reservatórios possui um papel crucial no desenvolvimento de um campo, uma vez que ela atua na seleção de uma estratégia de produção que irá maximizar os lucros das operações. O uso de ferramentas de pós-processamento como o Kraken, aliado às simulações, promove uma visualização e manipulação de dados eficiente, enquanto reduz o tempo despendido durante os processos.

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