Este documento discute o uso da simulação numérica de reservatórios na fase de pré-desenvolvimento para avaliar diferentes opções de desenvolvimento de campo e lidar com as incertezas inerentes a esta fase, quando os dados disponíveis são limitados. A simulação de reservatórios pode fornecer previsões do desempenho do reservatório para diferentes cenários, incorporando as principais incertezas sobre parâmetros como o tamanho inicial do reservatório e propriedades geológicas.

1. Gestão e Monitorização de Reservatórios (GMR)
Elaboração do Plano de Desenvolvimento – Descrição do reservatório
24.10.2022

2. Gestão e Monitorização de Reservatórios (GMR)
Elaboração do Plano de Desenvolvimento – Uso da simulação de reservatórios
Objectivos da Aula:
• Definir simulação de reservatórios
• Apreciar a diferença entre modelos analíticos e numéricos
• Apreciar a diferença entre modelos simples e complexos
• Apreciar a utilização da simulação de reservatórios na fase de avaliação e lidar com as incertezas

5. GMR - Uso da simulação de reservatório: Pré-desenvolvimento
O que é um modelo de simulação?
Um modelo de simulação é aquele que contem as principais características do sistema
real, ou assemelha-se a este no seu comportamento, mas é simples o suficiente para
cálculos possam ser feitos. Este cálculos podem ser analíticos ou numéricos. Por
analítico entende-se que as equações que representam o modelo podem ser
resolvidas usando técnicas matemáticas e funções conhecidas (x^2, senx, e^x, ect).
Por exemplo, suponha que queremos descrever o crescimento de uma colonia de
bactéria e denotamos o numero de bactérias como sendo N. Se considerarmos que o
crescimento a taxa de aumento do numero de bactérias e directamente proporcional
ao numero de bactérias então:
Devemos agora resolver esta questão perguntando o que e N em função do tempo t

6. GMR - Uso da simulação de reservatório: Pré-desenvolvimento
Devemos agora resolver esta questão perguntando o que e N em função do tempo t:
Este e o modelo bem conhecido do crescimento exponencial. Podemos verificar que
quanto t=0 N = No; porem, quando t = ∞ N = ∞!
O Nosso modelo simples não e uma representação exacta do crescimento de uma colonia
de bactérias, pois a medida que a colonia aumenta toda a comida e consumida e as
bactérias vão morrendo.
De qualquer modo, o nosso modelo simples pode ser usado quando o tempo t for
pequeno.
Mostramos que para esse problema temos uma simples solução analítica, mas podmos
resolve-lo também de forma numérica (trabalho para casa)

7. GMR - Uso da simulação de reservatório: Pré-desenvolvimento
Simulação de reservatórios de hidrocarbonetos parece uma tarefa impossível mas podemos torna-la acessível se
dividirmos o problema:
1. Escolhas e controlos: Primeiramente, temos controlo sob alguns aspectos
• A localização dos poços, os equipamentos que temos nos poços, a quantidade de fluidos que injectamos, o
drawdown máximo dos poços

8. GMR - Uso da simulação de reservatório: Pré-desenvolvimento
2. Definidos pelo reservatório: em segundo lugar temos os elementos definidos pelo
reservatório tal como (geralmente muito incerta) a geologia. Pode ter ou não um
aquífero activo que contribui para a recuperação do óleo. Podemos fazer algumas
coisas para melhorar a descrição do reservatório tais como: aquisição sísmica,
perfuração de poços de avaliação e correr diagrafias, medição em carotes, analise de
testes de pressão transiente (DST, buildup, drawdwn, etc.)
3. Desempenho do reservatório: em terceiro lugar temos a observação dos
resultados; ou seja, o desempenho do reservatório. Isto inclui a taxa de produção dos
pocos,o GOR e water cut dos poços, a pressão media do reservatório, a pressão
individual de cada poço e sua productividade, etc.
A tarefa da equipa de gestão de reservatórios e incorporar todos estes aspectos num
modelo completo do reservatório. Mas devemos primeiramente para e perguntarmo-
nos porque razão queremos construir o modelo de um dado reservatório:
1. Que decisão queremos tomar?
2. Qual o nível mínimo de modelização que preciso para tomar a decisão?

9. GMR - Uso da simulação de reservatório: Pré-desenvolvimento
“The tools of reservoir simulation range from the intuition and judgement of the
engineer to complex mathematical models requiring use of digital computers. The
question is not whether to simulate but rather which tool or method to use.”
(Keith Coats, 1969).

10. GMR - Uso da simulação de reservatório: Pré-desenvolvimento
Um modelo numérico de simulação de reservatório é um modelo de malha
de um reservatório de hidrocarbonetos onde cada um dos blocos representa uma parte local
do reservatório. Dentro de um bloco da malha as propriedades são uniformes (porosidade,
permeabilidade, permeabilidade relativa, etc.), embora possam mudar com
tempo à medida que o processo do reservatório progride. Os blocos são geralmente ligados a
blocos vizinhos para que o fluido possa fluir bloco a bloco. O modelo incorpora dados sobre
os fluidos do reservatório (PVT) e a descrição do reservatório (porosidades, permeabilidades
etc.) e sua distribuição no espaço. Submodelos dentro do simulador representam e modelam
os poços injetores/produtores
Modelo de malha 3D que cobre o reservatório de petróleo e
grande parte do aquífero. O óleo é mostrado em vermelho e a
água é azul. Há também uma projeção vertical
de uma seção transversal na crista do reservatório que
mostrada nos planos x/z e y/z. Dois injetores podem ser vistos
no aquífero, bem como um poço horizontal na crista
. Duas falhas podem ser vistas na frente do reservatório antes
da estrutura mergulhar no aquífero. O modelo contém 25.743
blocos de malha!

11. GMR - Uso da simulação de reservatório: Pré-desenvolvimento
Para executar (to run) um modelo de simulação deves:
(a) Reúna e insira os dados dos fluidos e da rocha (descrição do reservatório);
(b) Escolha certas características numéricas da malha (número de blocos da malha, tamanho
dos time steps, etc);
(c) Configure os controles corretos dos poços e do campo (taxas de injeção, pressão do fundo
do poço, restrições etc.); são eles que conduzem o modelo;
(d) Escolha as variáveis de saída (Outputs do simulador) para que os possa observar mais
tare num gráfico ou - em alguns casos - enquanto a simulação ainda está em execução.
Exemplos de outputs do simulador e comparação com os dados observados.

12. GMR - Uso da simulação de reservatório: Pré-desenvolvimento
A simulação de reservatórios pode ser aplicada durante a fase de avaliação ou em qualquer outra fase de
desenvolvimento do campo (Early, mid and late life).
Durante a fase de appraisal a simulação de reservatórios pode ser usada para projectar o plano de
desenvolvimento do campo tendo em conta os seguintes aspectos:
1. A natureza do plano de recuperação do reservatório, por exemplo: natural depletion, waterflooding, Gas
Injection, etc..
2. A natureza da instalação necessária para desenvolver o campo, por exemplo: uma plataforma, um
desenvolvimento submarino vinculado a uma plataforma existente (tie-back), um FPSO, etc.
3. A natureza e as capacidades das sub-instalações da planta, como compressores para injeção de gás,
bombas de injeção de agua, capacidade de separação de óleo/água/gás, etc.
4. O número, localização e tipo de poços (vertical, inclinado ou horizontal) a serem perfurados no campo
5. A sequência da campanha de perfuração de poços.

13. GMR - Uso da simulação de reservatório: Pré-desenvolvimento
Exemplo: Vamos olhar para um caso hipotético onde o objectivo do estudo e considerar a
melhor opção no campo A:
Opção 1: waterflooding com 6 produtores e 12 injetores de agua
Opção 2: semelhante a opção 1 mas adicionar três produtores
Opção 3: semelhante a opção 2 mas adicionar dois injectores na Periferia
Produção
acumulada
(mmstb)
Tempo
NPV
ou
IRR
1
2
3
1
2
3
Poços A, B, C e D são poços de avaliação

14. GMR - Uso da simulação de reservatório: Pré-desenvolvimento
é na fase de pré-desenvolvimento que a maior parte das grandes decisões são tomadas – ou
seja, as decisões de investimento mais caras – o tipo de instalação. Portanto , e nesta fase
que queremos ter previsões correctas do desempenho dos reservatórios. Mas, é também a
fase onde temos menos dados disponíveis e, obviamente, quase nenhum histórico de
produção (as vezes temos alguns extended production well tests)
Portanto, parece que a simulação do reservatório tem uma fraqueza quando se trata da sua
utilidade; no momento em que o pode ser mais útil (durante a fase de pre-desenvolvimento)
é precisamente quando tem menos dados para trabalhar e, portanto, geralmente fará o
previsões futuras mais pobres.
Então, a simulação do reservatório deixa-nos na mão exatamente quando
mais a precisamos?

15. GMR - Uso da simulação de reservatório: Pré-desenvolvimento
Então, a simulação do reservatório deixa-nos na mão exatamente quando
mais a precisamos? Talvez. Porem, mesmo durante o pré-desenvolvimento, a simulação de
reservatório pode levar-nos pra frente com a melhor descrição do reservatório no
momento, embora esta descrição possa ser bastante incerta. A melhor forma de lidar com
estas incertezas e construir possíveis cenários que incorporam as maiores incertezas em
termos de tamanho do reservatório (STOIIP), principais blocos de falha, Intensidade do
aquífero, conectividade do aquífero, etc.
Produção
acumulada
(mmstb)
Tempo
Optimista
Mais provável
Pessimista
Como sabemos qual dos casos e o
mais provável?

16. GMR - Uso da simulação de reservatório: Pré-desenvolvimento
Os cenários para os vários casos podem envolver:
• Diferentes suposições sobre o STOIIP
• Valores diferentes para os parâmetros do reservatório, tais como
permeabilidade, porosidade, net-to-gross, impacto do aquífero, etc.
• Grandes variações na geologia estructural ou estratigráfica ex: falhas selantes ou
semi-selantes, a presença ou ausência de grandes canais, a distribuição das
argilas nos reservatórios, etc.
Tarefa: Ler e o artigo SPE abaixo e fazer um sumario do mesmo (quais são os principais pontos?)
“The Role of Numerical Simulation in Reservoir Management of a West
Texas Carbonate Reservoir”, SPE10022, presented at the International Petroleum
Exhibition and Technical Symposium of the SPE, Beijing, China, 18 - 26 March
1982, by K J Harpole and C L Hearn.