Generalidades de los Estudios Integrados

Los Estudios Integrados son la forma más eficiente y oportuna para describir las complejidades de los yacimientos, permitiendo la descripción y predicción más realista de los aspectos geológicos, así como los procesos y comportamientos dinámicos de los fluidos en el yacimiento, y su impacto en la construcción de pozos, ritmo de producción, productividad, infraestructura y ambiente. Conforme ocurría el conocimiento de las diferentes disciplinas a lo largo del siglo pasado, también ha evolucionado la metodología de los Estudios Integrados. Originalmente, en los años 60' y 70' los grupos estáticos trabajaban de manera independiente para la entrega de un producto a los grupos que manejaban la información dinámica, haciendo una estructura completamente vertical. Este tipo de esquema de trabajo tuvo como consecuencia pérdidas de hora hombre, debido a que los profesionales involucrados tenían que hacer innumerables revisiones de los modelos, que no lograban honrar los comportamientos de producción del yacimiento. (Tiempo de Lectura: 6 minutos).

A partir de los años 80' y 90' -con el avance de paquetes de software- se cambió drásticamente la cultura de trabajo, haciendo que los grupos y modelos trabajarán de manera interactiva, con intercambio de información entre los profesionales de geociencias. Este proceso de revisión e intercambio de la información disponible conforme avanzaban los proyectos, permitió en buena medida, a disminuir significativamente los tiempos de respuestas, mejores resultados que permitieran entender en comportamiento real del yacimiento, y en última instancia, una optimización del presupuesto de inversión de los mismos.

Las principales problemáticas que presentan tanto los profesionales de las geociencias como los ingenieros de yacimientos son:

- Alta complejidad geológica
- Avanzados estados de agotamiento
- Baja relación producción reservas
- Dificultad en mantener los niveles de producción
- Poca información disponible

Por tanto, los Estudios Integrados busca disminuir la incertidumbre y ayudar a mejorar la estrategia de explotación, el incremento de las reservas, maximizar el recobro final, minimizar la declinación global del yacimiento, evaluar las mejoras técnicas para maximizar el potencial de producción, incrementar el porcentaje de éxito de las campañas de perforación, estimulación y servicios a pozo.

1. Etapas de un Estudio Integrado

Los Estudios Integrados modernos están divididos básicamente en 4 grandes fases:

Fase I: Modelado de datos
Esta fase consiste principalmente en realizar una revisión completa de los datos e información disponible al arranque del Estudio Integrado. Esto comprende también la revisión de modelos estáticos y dinámicos, estudios de caracterización, fast tracks, estudios integrados anteriores. Todo el levantamiento de información debe ser descargado en una matriz de evaluación para la determinación del grado de certidumbre de la misma en función al volumen del yacimiento. Esto permitirá de saber si la información disponible es suficiente para la elaboración de un Estudio Integrado. Si alguna de la información disponible es insuficiente o de baja calidad, se puede usar o complementar con información de campos vecinos, estimación mediante métodos analíticos, correlaciones, etc.

El modelado de datos es una de las fases más importante, y la toma de decisiones a tiempo con respecto a la información disponible será determinante en los resultados finales del estudio. Se creará un plan maestro, donde se hará un esquema de tiempos y horas-hombre del resto de las fases que conforman un Estudio Integrado. El resultado del modelado de Datos es en sí la creación de la Base de Datos Maestra donde se clasificará la información disponible y futura, la cual va a ser utilizada en cada una de las disciplinas.

Fase II: Caracterización o Modelado de Yacimiento
Una vez culminada el Modelado de Datos, comienza la caracterización del yacimiento en cada una de las disciplinas de geociencias e ingeniería de yacimientos (ver Figura 1). Estas disciplinas casi siempre son:

-Modelado Estructural
-Modelado Sedimentológico
-Modelado Estratigráfico
-Modelado Petrofísico
-Modelado de Fracturas
-Modelado de Interacción Roca-Fluído
-Modelado Termodinámico
-Modelado Energético y Distribución de Fluidos
-Validación de datos de producción
-Modelado Geoestadístico

Fig. 1. Modelos estáticos y dinámicos presentes en un Estudio Integrado

Esta es una de las fases más complicada del Estudio Integrado y donde se va a invertir la mayor cantidad de horas-hombre del estudio. La interacción de las disciplinas es fundamental, ya que la información de un modelo puede ayudar a la interpretación de otro. Ejemplo: el modelado estructural puede requerir de la información del modelo energético, cuando se requiere confirmar la distancia que existe entre una falla y un pozo, la sinergía existente entre el modelo sedimentológico, estratigráfico y petrofísico para la interpretación de las facies presentes en el sistema petrolero en estudio o la caracterización de fracturas naturales en el yacimiento a partir de la información de estática, datos de producción, e incluso, información de estimulación de pozos.

Como se puede observar casi todas las disciplinas confluyen hacia el modelado Geoestadístico (Estocástico). El modelo Geoestadístico es el paso previo al modelo de Simulación Numérica de Yacimiento (Fase III) y es la etapa culminante de la Fase II, donde el especialista integra toda la información de los pozos existentes en cada uno de los modelos estáticos generados para la conformación de un mallado geocelular de alta resolución. Esta malla es poblada espacialmente con propiedades usando técnicas geoestadísticas (krigging, co-krigging, entre otras) la cual se encuentra soportada con la información de los pozos existentes.

Para finales de los años 80’ y a lo largo de los años 90’, el poder computacional aún no era suficientemente robusto para poder manejar estos modelos geocelulares detallados como mallas de simulación numérica, por lo que fue imprescindible realizar un escalamiento areal y vertical de estos modelos. Por tanto, las celdas aumentaron sus dimensiones y disminuyeron su cantidad, por lo que permitía que estos modelos de menor resolución pudieran correr bajo el poder de cómputo del momento. Sin embargo, al disminuir la resolución, muchos de estos modelos generaron problemas en la Fase III, ya que perdían sus niveles de detalles y no llegaban a reproducir el comportamiento dinámico de producción.

A partir de la primera década del siglo XXI, el poder de cómputo incrementó exponencialmente, por lo que muchos modelos requirieron un menor proceso de escalamiento, permitiendo honrar el comportamiento de producción de los yacimientos. Incluso, hoy día, se evalúan “sector models” y algunas mallas “full field” con la malla fina generada en el modelo Geoestadístico.

Fase III: Simulación dinámica de yacimiento
Una vez escalada la malla gruesa o malla de simulación (ver Figura 2), se procede a cargar toda esta información en la paquetería de simulación numérica. En general, incorpora toda la información realizada en los modelos anteriores, especialmente la información dinámica creando un modelo numérico de cálculo, que utiliza ecuaciones de transferencia de masa y movimiento de fluidos en medios porosos para:

-Estimar POES/GOES y Reservas Recuperables
-Analizar comportamiento de producción
-Analizar comportamiento de presión
-Predecir el comportamiento futuro del yacimiento

Fig. 2. Modelo de Simulación Numérica de Yacimiento

En esta fase se debe tener en cuenta el tipo de simulador de yacimiento más conveniente (¿modelo de Petróleo Negro?/¿Simulación Composicional?), carga de datos, elementos de simetría, inicialización del modelo y establecer las condiciones de equilibrio. Todos estos pasos previos permitirán realizar un cotejo histórico de los volúmenes de producción y declinación de presión más preciso, con un menor grado de dispersión con respecto a la información de campo. El modelo de simulación de yacimientos permitirá responder una amplia variedad de interrogantes a los equipos técnicos en cuanto a:

-¿Como desarrollar y producir un campo para maximizar el recobro económicamente rentable de las reservas? ¿Donde es el punto de drenaje y cuando es el momento más idóneo para perforar pozos productores/inyectores?

-¿Cuál es el mejor esquema de recuperación adicional: número de pozos inyectores, inyección por arreglos o periférica, tasas de inyección y producción? ¿Cómo y cuándo debe implementarse?

-¿Por qué no se está comportando el yacimiento como se había pronosticado? ¿Como se puede mejorar?

-¿Cuáles son los parámetros críticos en la aplicación de un esquema de recobro particular?

-¿Cual es el mejor esquema de completación de pozos? ¿Cuáles son las mejores áreas productivas del yacimiento?

-¿Qué tan sellantes son las fallas y las barreras de permeabilidad observadas?

Fase IV: Estrategia de Explotación
La selección de la estrategia de explotación depende exclusivamente de un análisis técnico-económico del activo en estudio:

-¿Desarrollo Primario, Secundario, Terciario?
-Velocidad de vaciamiento
-Esquema de producción
-Gerenciamiento de la energía del yacimiento
-Necesidad de implementación de nuevas energías conforme se empiece el desarrollo del yacimiento
-Capacidad de plantas en superficie para el manejo de la producción
-Número de pozos y la estrategia de espaciamiento en el tiempo
-Niveles de CAPEX y OPEX
-Márgenes de negocio y rentabilidad económica

Con el modelo de simulación numérica de yacimientos cotejado, se puede evaluar todas las incógnitas que se presentan en los grupos técnicos de trabajo en el área de geociencias, perforación, infraestructura, mantenimiento, producción, SHA, de la mano con el equipo de planificación y presupuestos para la evaluación de un plan de negocios (ver Figura 3) que genere mayor rentabilidad (mayor Valor Presente Neto y Tasa Interna de Retorno) para un activo en un horizonte económico de 20 años.



Fig. 3. Modelo de Negocios (Plan de Negocios)

2. Conclusiones

Los estudios integrados son necesarios para optimizar el recobro económico de las reservas de un yacimiento y para asegurar una máxima creación de valor en el macro proceso de explotación. El trabajo multidisciplinario y en equipo es fundamental para asegurar la solidez de un modelo de yacimientos: el modelo debe ser validado y estructurado por consenso técnico. Cada etapa o fase valida la anterior. Los Estudios Integrados no deben ser un proceso lineal. Exige recursos técnicos altamente especializados y fuerza hombre debidamente adiestrada para cumplir eficientemente con el proceso. Se requiere de una actualización continua para no caer en obsolescencia.

Los Estudios Integrados son una aproximación a la verdad. Un modelo inferido del subsuelo. La incertidumbre es una de sus características y por ello debe existir una política de mantenimiento y de actualización permanente, asociado al proceso de monitoreo y control de yacimientos. Importante la captura de datos/información suficientes y de calidad para optimar el tiempo de ejecución de los estudios y elevar la certidumbre de los mismos. La adecuación de las bases de datos corporativas es necesaria. Un Estudio Integrado necesita contar con una base de datos integrada.

Los costos de un Estudio Integrado de Yacimientos son sumamente bajos comparado con los beneficios que se puede derivar del mismo. Los equipos técnicos y gerenciales deben entender que el Estudio Integrado más costoso es el que no se hace. Se requiere estudiar los yacimientos en forma periódica. La frecuencia de revisión depende de la complejidad del yacimiento, estado de agotamiento, incertidumbre del modelo y del avance de las tecnologías de interpretación.

Fuentes:
Nous Group. Fundamentos de Gerencia de Yacimientos (2005).
Marcelo Madrid. Anotaciones personales de Estudios Integrados. 
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