Análisis Nodal Probabilístico

En la Ingeniería de Producción, un Análisis Nodal Probabilístico es una tendencia innovadora para el cálculo de productividad de pozos activos y nuevas localizaciones exploratorias y de desarrollo de una manera realmente robusta.

Como sabemos, el Análisis Nodal Convencional (determinístico) se define como un cálculo de tipo analítico que permite realizar un pronóstico del comportamiento de todo el sistema de producción de un campo petrolero (tasas de producción y caídas de presión de todo el sistema o sólo parte del mismo). 

Con este tipo de análisis convencional, se puede detectar posibles problemas, restricciones o «cuellos de botella» dentro del sistema de producción, así como también cualquier mecanismo de mejoramiento de la eficiencia del mismo.

Cuando no se cuenta con un modelo de simulación numérica para representar el comportamiento de producción inicial en las propuestas de perforación de pozos, el ingeniero de yacimiento se apoya a través del análisis nodal para realizar estudios de productividad.

Esto es, en pocas palabras, cotejar la condición de influjo o aporte que puede dar el yacimiento (inflow) y la curva de levantamiento de fluidos (VLP) apropiada para el sistema.

Con los paquetes de programas que se encuentran en el mercado, solamente permiten establecer un resultado determinístico y, seguramente unas pocas sensibilidades para jugar con el parámetro de mayor incertidumbre asociado al análisis. Pero a pesar de las sensibilidades, el resultado seguirá siendo determinístico.

Es por ello que, realizar un estimado de productividad bajo este esquema de evaluación, sabiendo que los yacimientos no son un sistema isotrópico (pueden presentar variabilidad espacial en parámetros petrofísicos, tipos de fluidos y energía), puede resultar poco precisos y conllevando a resultados alejados de la realidad. 

Para fortalecer este tipo de análisis, el ingeniero debe auxiliarse a través de la técnica de Análisis Nodal Probabilístico, ya que permiten evaluar un amplio rango de datos y obtener varios escenarios (pesimista, más probable y optimista) al momento de evaluar la productividad de un pozo. En los siguientes secciones, se explicará las bondades de esta técnica.

Ventajas de un Análisis Nodal Probabilístico

Con este artículo no se quiere establecer alguna preferencia por algún software en particular, pero se hace referencia a Prosper.

Este software de Análisis Nodal permite conectar mediante un plugin de VBA con el software Crystal Ball, para realizar Análisis Nodal Probabilístico, a través de la simulación Monte Carlo. 

Las bondades de esta combinación de programas, es que podemos preguntarnos cosas como: 

• ¿Qué probabilidad tenemos de obtener un pozo de “n” cantidad de barriles/día?
• ¿Cuánto es el P10, P50 y P90 de caudal de petróleo, gas y/o cualquier otro parámetro de análisis?
• ¿Qué variables me están impactando más en los resultados?
• ¿Cuál es la probabilidad de tener un pozo seco? 

En la Figura 1, se puede observar la interface de la plugin de VBA en Microsoft Excel, para la conectar Prosper y Crystal Ball.

Es importante que, para la construcción de un Análisis Nodal Probabilístico, es necesario tener claro una serie de conceptos de estadística básica y de teoría de probabilidades.

Para empezar, en modelos de análisis nodal probabilístico se deben tomar como parámetros probabilísticos aquellos que presentan mayor incertidumbre, ya que sensibilizar una gran cantidad de parámetros puede ocasionar que la corrida del software se ralentice.

Es importante identificar que cada parámetro o variable esté caracterizada con la curva de distribución probabilística correcta. A continuación se hace mención algunas de ellas en la Tabla 1:

Tipo de Probabilidad	Distribución de Frecuencia	Evidencia de Muestra	Parámetros y/o variables	Fuente
Objetiva	Normal Log-normal	Abundante	K, Phie, H, Sw, Presiones, Skin…	Datos de Muestra
Subjetiva	Triangular Uniforme	Escasa	Presiones, Bo, Bg, Ug…	Criterio Experto

Este análisis permite abrir un abanico de posibilidades que pueden ayudar a tomar una decisión al momento de evaluar la prospectividad de perforar un nuevo pozo (en el aspecto de productividad) o evaluar la oportunidad de intervención (estimulación, cañoneo, cambios de zona), en pozos ya existentes. Entre las variables que podemos sensibilizar con este plugin, tenemos:

1. Presión de Yacimiento.
2. Permeabilidad.
3. Relación Gas-Petróleo.
4. Espesor Útil.
5. Factor Skin.
6. Presión de Cabezal.

Las variables de salida obtenidas en el análisis son:

1. Caudal de Líquido.
2. Caudal de Gas.

Una de las principales ventajas de utilizar este tipo de plugin es que se pueden realizar cambios específicos para evaluar cualquier parámetro que se quiera sensibilizar, tanto de variables de entrada como de salida.

Caso Ejemplo

Como caso de estudio, se presentará un ejemplo de un pozo de petróleo. La principal premisa del modelo es que el yacimiento presenta una complejidad en la columna de fluidos (variación composicional con profundidad), por tanto, el pozo esta completado en la pierna de petróleo (oil leg).

Primeramente, se debe construir un caso base con toda la información disponible, es decir, nuestro Análisis Nodal Determinístico para efectos comparativos al momento de realizar un análisis de resultados completo.

Luego de realizar la construcción de supuestos probabilísticos, se realiza la corrida de simulación Monte Carlo a nuestro modelo de Análisis Nodal. Las predicciones (datos de salida) obtenidas son también curvas de distribución probabilísticas.

Para el caso ejemplo fueron el caudal de producción de petróleo y gas. En la Figura 2 que se muestra a continuación, se puede observar el resultado obtenido para el caudal de petróleo:

Requerimientos para un Análisis Nodal Probabilístico

Hardware (mínimo):

1. Procesador Intel de doble núcleo.
2. Al menos 4 GB RAM disponible.

Software:

1. Prosper (cualquier versión con disponibilidad de Openserver).
2. Crystal Ball.
3. Microsoft Excel 2007 o superior.

Se debe tener conocimiento de manejo de los software Prosper y CrystalBall.

Dentro de Portal del Petróleo, en la sección de cursos, esta disponible el Curso de Análisis Nodal Probabilístico, donde puedes adquirir desde cero todos los conocimientos de esta poderosa herramienta de cálculo: manejo básico de Crystal Ball, construcción y montaje de Análisis Nodal Probabilístico, corrida, extracción de resultados crudos, análisis de resultados completo y una completa guía para la edición de plugin, para realizar análisis de acuerdo a las necesidades de cada ingeniero.

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