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Universidade Lúrio Faculdade de Engenharia Departamento de Engenharia Geológica Licenciatura em Engenharia Geológica Modelização de Reservatórios de Petróleo e Gás
Simuladores de Reservatórios de Petróleo e Gás
Simulador Petrel da Schlumberger
Discentes : Docentes : Aristóteles Bernardo Moisés Aires, Msc Bianca Carlito Alberto Paulo Nguenha, Msc. Maria dos Anjos Moisés. Mário Lucas Ossufo Manuel Namuine Pemba, Abril de 2020
Índice
- Introdução
- Objectivos
- 2.1. Objectivo Geral
- 2.2. Objectivos específicos
- Metodologia
- Generalidades do Software Petrel..........................................................................................
- Historial do Petrel
- Histórico de Versões
- 6.1. Versão Petrel 2007.1
- 6.2. Versão Petrel 2008.1
- 6.3. Versão Petrel 2009.1
- 6.4. Versão Petrel 2010.1
- Funcionalidades do Simulador Petrel
- 7.1. Interpretação sísmica
- 7.2. Interpretação quantitativa
- 7.3. Simulação de poços de alívio
- 7.4. Melhor compreensão geológica
- 7.5. Alcance o desempenho ideal do reservatório
- 7.6. Geologia e Modelagem de Petrel
- 7.6.1. Análise de dados
- 7.6.2. Geologia de exploração de petróleo
- 7.7. Modelagem de Facies
- 7.8. Modelagem de Fracturas
- 7.9. GPM - Modelagem de Processos Geológicos
- 7.10. Módulo de Mapeamento da Petrosys..........................................................................
- 7.11. Modelagem Petrofísica
- 7.12. Análise estrutural e de falhas
- 7.13. Correlação de Poços
- 7.14. Interpretação Quantitativa
- 7.15. Renderização de volume sísmico
Resumo A complexidade dos locais de ocorrência de recursos energéticos (Petróleo e Gás) tende a aumentar com as novas descobertas, sendo que esta pode ocorrer em Onshore (em Terra) e Offshore (no assoalho marinho) o que não possibilita o seu estudo completo de todos os parâmetros in situ. Assim para o auxiliar o estudo e caracterização dos reservatórios de petróleo e de gás tem-se desenvolvido Simuladores capazes de prever e visualizar aquele que é o comportamento dos reservatórios em termos de parâmetros de Temperatura, Pressão e volume existente na rocha e o processo de produção dos fluidos (petróleo e gás). Toda decisão importante sobre a estratégia de explotação de um campo emprega simulação de reservatórios; E a qualidade dessas decisões (envolvendo milhões ou bilhões de dólares para cada campo individualmente) depende fortemente de estudos de simulação; Outro aspecto fundamental em estudos de reservatórios é a presença de incertezas na descrição das variáveis relevantes para as previsões de comportamento. Para tomar decisões de forma robusta em relação às incertezas, é necessário reproduzir (simular) qual seria o comportamento do reservatório para diversos possíveis cenários. Para efeito recorre-se ao uso de simuladores (Softwares) para a previsão desses cenários. Com o intuito de satisfazer tais necessidades, Simuladores como PETREL, ECLIPSE, HYSYS, OLGA2000, entre outros diversos simuladores foram criados. Uma nota especial para o Simulador de Reservatórios PETREL da empresa Schlumberger, que vem ganhando o mercado e toda a indústria Petrolífera, sendo este primeiramente utilizado para a modelagem de reservatórios e tendo evoluído com a interacção com outras plataformas passou a simulador de reservatórios nas versões mais recentes. Palavras-chaves : PETREL, Simulador, Reservatório, Petróleo e gás, Simulador Petrel.
1. Introdução Os avanços na computação têm impulsionado uma nova onda de aplicações da simulação de processos o que tem permitido melhorar os processos já existentes bem como, conceber novos projetos de maneira eficaz a custos reduzidos. Suryanarayana (2003) define simulação como a predição de uma ou mais variáveis de um componente ou sistema sob diferentes condições de operação. Nascimento (2005) diz que a simulação computacional é um processo de experimentos em sistemas ou fenómenos físicos , realizados através de modelos matematicamente computadorizados , os quais representam características observadas em sistemas reais. Nisso, pretende-se desenvolver um estudo no software Petrel, em que, na vertente de simulação o Petrel tornou-se uma ferramenta poderosa devido a sua combinação directa com o software PetroMod. 2. Objectivos 2.1.Objectivo Geral Estudar o simulador Petrel aplicado ao campo de exploração e produção de petróleo e gás. 2.1.1. Objectivos específicos Descrever as funcionalidades, avanços e limitações do software Petrel na vertente de simulação; Identificar os modelos matemáticos aplicados ao Petrel; Seleccionar um problema de Engenharia resolvido. 3. Metodologia Esta pesquisa quanto a natureza a será do tipo aplicada em que objectiva gerar conhecimentos para aplicação prática dirigidos à solução de problemas específicos (Prodanov & Freitas, 2013), tal problema em especifico envolve a geração de conhecimentos que permitam simular o reservatório e conhecer ele indirectamente. A elaboração do texto teve como base a pesquisa do tipo Bibliográfica, elaborada a partir de material já publicado, constituído principalmente de: livros, revistas, publicações em periódicos e artigos científicos, jornais, boletins, monografias, dissertações, teses, material cartográfico, internet. Pois o material utilizado nesta pesquisa são bibliografias de diversas fontes.
de dados adquiridos em reservatórios existentes ou modelos estruturais. Aliando este mecanismo à simulação de reservatórios são obtidas análises em 4D e previsões do estado de tensão, deformações e possíveis desabamentos que possam ocorrer (Sclumberger, 2013). Petrel permite intercalação de dados de simulações geomecânicas e de reservatório para obter a permeabilidade dos modelos de reservatório, previsões de permeabilidade em zonas onde ocorram desabamentos e propriedades geomecânicas derivadas da mudança de estados de tensão, temperatura e saturação ao longo do tempo de vida do reservatório (Sclumberger, 2013). A integração de dados interpretados de poços permite a modelagem 3-D em subsuperfície utilizando programas como o Petrel , onde é possível carregar e interpretar estes tipos de arquivos. Assim, com resultado desse modelamento é possível fazer uma melhor interpretação da disposição dos corpos litológicos em três dimensões dentro do intervalo de estudo.
5. Historial do Petrel De acordo com a Schlumberger (2018), no início dos anos 90, o mercado de software de subsuperfície era composto por produtos de nicho, o produto de modelagem de reservatório 3D de primeira geração havia acabado de ser comercializado e estavam competindo com as principais ferramentas de super grandes empresas próprias de exploração e produção. Embora todos esses produtos tenham um bom conhecimento, eles foram aprendidos e possuíam capacidade limitada de integração entre as disciplinas. O Technoguide começou a desenvolver a plataforma Petrel em 1997. Eles criaram na plataforma Windows - uma decisão ousada no momento em que o UNIWLinux era o padrão do sector. Sua ambição era criar um verdadeiro programa de modelagem de terras compartilhadas, projetado para tornar intuitiva a modelagem complexa de reservatórios. divertido e fácil, e que permitiu a colaboração entre as disciplinas tradicionais do subsolo. O primeiro lançamento foi em dezembro de 1998 e, apenas um ano depois, o primeiro grande iniciou o investimento global na plataforma Petrel. Em 2002, a Technoguide havia estabelecido uma presença global. Com 125 funcionários em 10 países, dando suporte a mais de 300 clientes de E&P em todo o mundo,
A plataforma Petrel foi inicialmente uma ferramenta de modelagem geológica, mas seus recursos exclusivos de visualização fizeram com que ela se destacasse dos concorrentes. Pela primeira vez, foi possível visualizar todos os dados do subsolo em 3D. A plataforma Petrel tornou-se uma ferramenta de colaboração natural, permitindo que as equipes de activos se alinhem no entendimento comum do subsolo. Ele estabeleceu um padrão para integração que é um dado adquirido nesse sector, em 2002, o Technoguide foi adquirido pela Schlumberger, trazendo conhecimento do domínio crítico do produto para expandir rapidamente o fluxo de trabalho em geofísica e engenharia de reservatórios. A equipe de desenvolvimento rapidamente aumentou dos oito desenvolvedores iniciais para mais de 300. a plataforma Petrel. Isso permitiu que mais de 700 desenvolvedores da indústria do oceano aprimorassem ainda mais os recursos da plataforma Petrel. Em meados da década de 2010, a plataforma Petrel havia se estabelecido claramente como líder indiscutível da indústria. O software de modelagem de sistemas de petróleo PetroMod * está no mercado desde 1991. Desenvolvido pela Integrated Exploration Systems (IES), ele evoluiu para se tornar um dos principais softwares de modelagem de sistemas de petróleo e bacia e produtos desenvolvidos pela Integrated Exploration Systems (IES). Em 2008, o IES foi adquirido pela Schlumberger e o produto PetroMod foi transferido em 2010. Logo, um plug-in básico de troca de dados foi desenvolvido. Com o lançamento do Petrel 2010. Foram iniciados os primeiros passos para integrar melhor a funcionalidade do PetroMod à plataforma Petrel, via Petroleum Systems Quick Look (plug-in PSOLI, em 2011) O Kit de Ferramentas de Exploração combinou o PSQL e o Play Chance Mapping em uma solução de exploração. O Quic k-Look (PSOL) da Petroleum Systems permite que as funções básicas de modelagem de sistemas de petróleo sejam executadas diretamente na plataforma petrel em dados como superfícies mapeadas e polígonos de falha. Isso permite que a área de drenagem rápida e modelagem de direção de fluxo regional sejam executadas usando o PetroMod funções, é especialmente útil em combinação com fluxos de trabalho automatizados na plataforma Petrel, por exemplo, para análises sem conversão de profundidade em escalas de prospecto e de bacia.
6.3.Versão Petrel 2009. Lançada em Fevereiro de 2009, esta é a primeira versão do Petrel a ser totalmente de 64 bits e executada no sistema operacional Windows Vista de 64 bits da Microsoft. Isso traz grandes benefícios de desempenho para os usuários, especialmente aqueles que trabalham em exploração ou com grandes volumes sísmicos e modelos geológicos. Outras melhorias incluem um novo tipo de Inversão Sísmica, denominada Inversão Genética, com base em uma abordagem não linear de múltiplos traços. Geoestatística multiponto, modelagem de conclusões, geração automatizada de polígonos de falhas e um novo pacote de sismograma sintético chamado Seismic-Well-Tie 6.4.Versão Petrel 2010. Lançado em Maio de 2010. Os principais aprimoramentos incluem um novo fluxo de trabalho de modelagem estrutural que permite ao usuário criar modelos estruturais estanques à água durante a interpretação. Outras melhorias incluem melhorias na modelagem de fracturas, geoestatística multiponto e fluxos de trabalho de interpretação de volume. Esta versão também integra a Petromod para modelagem de sistemas de petróleo e o módulo avançado de análise estrutural e de falhas da RDR, permitindo uma abordagem integrada da exploração à análise de Trapas, Selos, Reservatorios e Carga no mesmo local. Com base no framework Ocean, este lançamento coincidiu com o lançamento da Ocean Store e da loja online, onde os usuários podem fazer o download de plug-ins para o Petrel. Com a versão Petrel 2012.1, o plug-in evoluiu para um módulo Petrel completo chamado Geologia de Exploração, combinando PSOL, Play Chance Mapping e a nova ferramenta Prospect Assessment, com uma conexão direta entre os projetos Petrel e PetroMod, disponíveis para todos os usuários principais da geociência. O Mapeamento de Chance e a Avaliação de Prospecção (que mais tarde se tornaram Avaliação de Prospecção para Prospecção) serão abordados com mais detalhes no próximo capítulo, Logo depois disso, em Petrel 2012.2 , a primeira solução de modelagem 1D da Petroleum Systems, executando de forma totalmente independente do software PetroMod. Foi introduzido na plataforma Petrel como parte da Exploração Geológica. Ele adicionou a Janela Geotime, estendendo a plataforma Petrel com o conceito de escalas de tempo geológicas. Agora, esse novo módulo tornou possível combinar o poder da plataforma Petrel Com a tecnologia de simulação
de sistemas de petróleo PetroMod, as litologias PetroMod contendo as propriedades térmicas, mecânicas e de migração de mais de 180 lithalogiesr foram totalmente integradas no Petrel 2014.1 e marcaram a época em que mais e mais recursos específicos de modelagem de sistemas de petróleo foram adicionados à plataforma Petrel A partir de 2014, foram feitos esforços significativos para maximizar as capacidades estruturais da plataforma Petrel para criar modelos de sistemas de petróleo melhores e de maior resolução, permitindo o consumo de geometrias e propriedades de falhas diretamente nos modelos PatroMod. No Petrel 2015 , o simulador PetroMod foi totalmente conectado à plataforma Petrel, permitindo usuários em casos de sistemas de petróleo, incluindo cinética para definir a maturação da rocha de origem, configurações de simuladores e condições de contorno para iniciar diretamente os trabalhos de simulação a partir da plataforma Petrel. Entre 2016 e 2018, foram realizadas melhorias e integrações de fluxo de trabalho para aproveitar ao máximo os recursos da plataforma Petrel para modelagem de fluxos de trabalho de sistemas de petróleo. O fluxo de trabalho de ID possui evoluiu para ler fácies e / ou carbono orgânico total 'TOC) directamente dos logs do poço, executar vários cenários com o editor de fluxo de trabalho e visualizar os resultados do ID na janela de seção do poço ou na janela interactiva do Gentime. Os usuários podem criar modelos de sistemas de petróleo 3D de alta resolução com ferramentas de modo de fácies Petrel e integração de litofácies sísmicas. Os modelos podem ser visualizados em tempo geológico com a visualização da simulação. Os ajustes geométricos permitem seções erodidas ou mudanças na profundidade da água pálida, e a transferência de modelos estruturais complexos permite possibilitar a simulação de evoluções complexas de bacias com geometrias de impulso. Após a simulação, os resultados podem ser visualizados em conjunto com dados contextuais, como poços, logs, dados de cultura, sísmicos e outros resultados de modelagem, permitindo um fluxo de trabalho de exploração totalmente integrado em combinação com Play e Prospect Assessment. Finalmente. com o Petrel 2018, foi estabelecida uma troca de dados de objectos sísmicos para o PetroMod 20 Builder, estendendo os recursos de sistemas de petróleo da plataforma Petrel para 20 modelos.
de poços uma ferramenta poderosa, precisa e confiável para planejar e analisar poços de alívio. A validação do plano de poço de alívio pode ser feita na fase de projecto, com rápida avaliação da incerteza dentro dos parâmetros. As actualizações podem ser feitas a qualquer momento - seja antes da perfuração, durante a perfuração ou em revisões pós-poço. A plataforma de software Petrel E&P fornece uma gama completa de ferramentas para resolver os desafios estruturais e estratigráficos mais complexos - da exploração regional ao desenvolvimento de reservatórios. Em um único ambiente, os geocientistas podem executar os principais fluxos de trabalho geológicos, desde a interpretação estratigráfica e sísmica, passando pela modelagem de fracturas, fácies e propriedades geocelulares até a comparação de histórico e simulação de produção. 7.4.Melhor compreensão geológica Um conjunto completo de ferramentas de caracterização de reservatórios permite que os geocientistas desenvolvam o entendimento estratigráfico e estrutural de reservatórios e se movam sem problemas de mapas 2D para modelos 3D, fornecendo precisão ao longo do ciclo de vida de exploração, desenvolvimento e produção. A plataforma Petrel fornece integração entre disciplinas, dando ao engenheiro do reservatório o poder de usar alterações de modelo feitas em estruturas geofísicas, propriedades geológicas e efeitos mecânicos influenciados pela geomecânica, bem como novos esquemas de perfuração ou produção. Fortalecida pelo ambiente de conhecimento do Studio E&P, a plataforma Petrel tem a conexão com o modelo de reservatório em evolução nas diferentes disciplinas, à medida que novas informações são injectadas no entendimento do subsolo. 7.5.Alcance o desempenho ideal do reservatório O Petrel RE fornece um extenso conjunto de ferramentas para incorporar diferentes partes de análises, desde simulação analítica de produção a controles operacionais complexos de conclusão até gerenciamento de casos para centenas de simulações de incerteza. O engenheiro de reservatório pode criar interactivamente estratégias diferentes para a construção de poços e completamentos, estratégias de injecção / produção e os fluidos que estão no local e injectados na superfície. O módulo geomecânico da plataforma de software Petrel E&P fornece um ambiente incomparável para pré-produção 3D e modelagem geomecânica 4D de campos em operação. Alimentado
perfeitamente pelo simulador de geomecânica de elementos finitos VISAGE, o módulo de geomecânica permite um conjunto abrangente de fluxos de trabalho de integração, interpretação, modelagem e engenharia. 7.6.Geologia e Modelagem de Petrel 7.6.1. Análise de dados A Análise de Dados Petrel permite a análise interactiva de distribuições e tendências e seus relacionamentos em todos os tipos de dados. Janelas de histograma, função e stereonet - bem como o processo Petrel Data Analysis - são fornecidas para analisar dados de poço melhorados e propriedades da grade. A análise detalhada pode ser salva para cada propriedade para uso directo nos processos de modelagem. Os gráficos de sensibilidade permitem que os usuários comparem o impacto de cada variável incerta em um contexto de análise de risco. 7.6.2. Geologia de exploração de petróleo A Geologia de Exploração de Petrel permite a modelagem e análise completas de sistemas de petróleo, desde a peça até a escala em perspectiva. Avaliar as principais incertezas de uma peça: armadilha, reservatório, carga (maturidade da rocha de origem e migração de hidrocarbonetos) e vedação; Constrói e simula modelos de sistemas de petróleo 1D e 3D, incluindo os efeitos da alteração da profundidade da água, erosão, falhas e alteração das propriedades das rochas de falha ao longo do tempo geológico; Delinear perspectivas com estimativa de chance de sucesso. 7.7.Modelagem de Facies A Modelagem de Fábricas de Petrel é usada para preencher grades geocelulares com valores discretos de propriedades para caracterização geológica do reservatório. Ele permite fluxos de trabalho simples e complexos, como a modelagem sísmica, na qual as probabilidades podem ser usadas de várias maneiras diferentes para ajudar a criar uma representação realista das fácies ou litologias deposicionais.
7.11. Modelagem Petrofísica A Modelagem Petrofísica Petrel permite que a população de grades 3D geocelulares com dados contínuos se a distribuição deve ser condicionada aos dados do poço, às propriedades das fácies modeladas anteriormente ou a ambas. O módulo fornece as ferramentas que os usuários precisam para modelar com facilidade e precisão as propriedades do reservatório, como porosidade, permeabilidade, líquido a bruto e saturações. Os algoritmos de extrapolação e modelagem são complementados por funcionalidades extras, como calculadoras de propriedades, opções de filtragem e funções matemáticas. O módulo também permite a expansão de dados de registo de poço de alta resolução e dados de atributo de ponto na grade geocelular. 7.12. Análise estrutural e de falhas O módulo de análise estrutural e de falhas da Petrel permite um mapeamento mais preciso das falhas, definição rápida de janelas críticas de vedação ou fluxo ao longo das falhas, melhor integração das propriedades e geometrias das falhas no simulador e a capacidade de ajustar facilmente os dados das falhas ao núcleo observado ou dados dinâmicos. O módulo permite que os geocientistas realizem análises de selos de falhas de maneira mais rápida, simples e com maior precisão e repetibilidade. O módulo também fornece ferramentas de justaposição de falhas de linha de frente e mapeamento de propriedades para ambientes de exploração e produção. Os multiplicadores de transmissibilidade de falhas podem ser calculados, analisados e modificados para fornecer entrada crítica em modelos de simulação de fluxo precisos. 7.13. Correlação de Poços O Petrel Well Correlation fornece uma tela de correlação limpa na qual é possível exibir logs, imagens principais, dados sísmicos, dados de grade e até resultados de conclusões e simulação - que podem ser reproduzidos ao longo do tempo. Os usuários podem geografar poços horizontais e altamente desviados com as ferramentas Schlumberger LWD em tempo real, e os poços desviados podem ser exibidos sobrepostos nas propriedades da grade sísmica ou 3D. 7.14. Interpretação Quantitativa A Interpretação Quantitativa de Petrel permite a verdadeira integração de sísmica multidisciplinar com dados geológicos e de poço. Isso garante uma descrição completa das propriedades do
reservatório e estende a interpretação qualitativa convencional a um fluxo de trabalho de interpretação quantitativa na mesma tela. Interpretação Quantitativa Petrel é uma colaboração no desenvolvimento de produtos entre a Schlumberger e a Ikon Science. Sem sair da plataforma Petrel, a Petrel Quantitative Interpretation fornece condicionamento sísmico de dados contínuo, física das rochas, substituição de fluidos, análise AVO / AVA e inversão determinística e estocástica pré e pós-pilha para prever litologia, conteúdo de fluido poroso e modelagem de pressão porosa sísmica. 7.15. Renderização de volume sísmico Usando a mais recente renderização avançada da GPU, o módulo de extracção e extracção de volume sísmico da Petrel permite a mistura e a renderização rápidas e interactivas de vários volumes sísmicos com extrema clareza para detectar anomalias, delinear recursos estruturais e estratigráficos, isolar áreas de interesse e extrair instantaneamente o que é necessário. visualizado em um objecto 3D chamado geobody. 7.16. Análise estrutural e de falhas O módulo de análise estrutural e de falhas da Petrel permite um mapeamento mais preciso das falhas, definição rápida de janelas críticas de vedação ou fluxo ao longo das falhas, melhor integração das propriedades e geometrias das falhas no simulador e a capacidade de ajustar facilmente os dados das falhas ao núcleo observado ou dados dinâmicos. O módulo permite que os geocientistas realizem análises de selos de falhas de maneira mais rápida, simples e com maior precisão e repetibilidade. O módulo também fornece ferramentas de justaposição de falhas de linha de frente e mapeamento de propriedades para ambientes de exploração e produção. Os multiplicadores de transmissibilidade de falhas podem ser calculados, analisados e modificados para fornecer entrada crítica em modelos de simulação de fluxo precisos. 7.17. Engenharia de Reservatórios de Petrel Com qualquer tipo de modelagem, existe um enorme desafio em torno da escala. Na modelagem de reservatórios, esse desafio geralmente se concentra na diferença de resolução entre núcleo, registo de poço, teste de poço e sísmica, onde permanece a complexidade na tentativa de conectar e relacionar essas diferentes resoluções de dados.
8. Conclusão Ao longo dos anos, a indústria petrolífera tem mostrado um grande empenho na busca de soluções para os diversificados problema relativos a complexidade dos fenómenos que ocorrem nos depósitos de hidrocarbonetos, sendo assim, são criadas e aprimoradas ferramentas que tragam uma imagem do cenário dos reservatórios de petróleo e gás em temos de modelos, ou seja, uma representação simplificada de um sistema real, visto que os reservatórios de hidrocarbonetos são geralmente encontrados na subsuperficie e o seu estudo directo ainda continua como uma incógnita nas áreas de engenharias. O software Petrel, desenvolvido pela companhia Schlumberger, é actualmente um dos maiores softwares para geologia disponíveis no mercado. Integra robustos e completos módulos para áreas de engenharia de reservatórios como por exemplo, integração com o simulador de fluxos Schlumberger Eclipse. Durante a sua história, o software vem sendo aprimorado, sendo que a componente de simulação, somente verificou-se em versões posteriores da 2012.1. de tal que as versões anteriores a esta, tinham mais foco em modelagem que em simulação. E esta funcionalidade faz-se sentir com a integração de outros programas do género.
9. Referencias bibliográficas Nascimento, J. M. A., (2005). Simulador computacional para poços de petróleo com método de elevação artificial por bombeio mecânico , Dissertação de mestrado, UFRN, Natal. Pernes, R.A.S. (2014), Well – logging correlation– Analise e correlação de diagrafias em poços na bacia de Rio Grande do Norte. Técnico Lisboa. Prodanov, C.C. & Freitas, E.C. (2013). Metodologia de trabalho cientifico : Métodos e Tecnicas da Pesquisa e do Trabalho Académico ( 2 ed.). Universidade FEEVALE. Schlumberger (1989). Wireline and Testing. Log Interpretation, Principles/Applications. Schlumberger (2013). What’s new in Petrel 2013. Disponível em https://www.slb.com. Schlumberger (2018). Petrel 20 years since 1998. Disponível em https://books.google.co.mz/books?id=GWN9DwAAQBAJ&printsec=frontcover&hl=pt- PT&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false Suryanarayana, N. V., & Arici, Ö. ( 2003 ). Design and simulation of thermal systems , McGraw Hill, Boston, EUA.
