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RELATÓRIO FINAL Modelagem das equações de fluxo, bidimensional, para reservatórios de óleo leve Aluno: Bruno Augusto Gomes Orientadora:Prof. Dra. Jennys Lourdes Meneses Barillas NATAL/RN DEZEMBRO /2012 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE PROGRAMA DE RECURSOS HUMANOS DA AGÊNCIA NACIONAL DO PETRÓLEO Programa de Recursos Humanos em Engenharia de Petróleo

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RELATÓRIO FINAL

Modelagem das equações de fluxo,

bidimensional, para reservatórios de óleo leve

Aluno: Bruno Augusto Gomes

Orientadora:Prof. Dra. Jennys Lourdes Meneses Barillas

NATAL/RN DEZEMBRO /2012

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

PROGRAMA DE RECURSOS HUMANOS DA AGÊNCIA NACIONAL DO PETRÓLEO

Programa de Recursos Humanos em Engenharia de Petróleo

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Sumário 1‐ Introdução ................................................................................................................................. 1 

2‐ Revisão Bibliográfica ................................................................................................................. 4 

2.1 Fluxo em meios porosos ...................................................................................................... 4 

2.2 Equação da Continuidade ................................................................................................... 5 

2.3 Equação de Darcy ................................................................................................................ 6 

2.4 Equações de Estado ............................................................................................................. 6 

2.5 Soluções da Equação da Difusividade ................................................................................. 7 

2.5.1 Fluxo Linear .................................................................................................................. 8 

2.5.2 Fluxo Radial .................................................................................................................. 9 

2.6  Condições de contorno .................................................................................................... 10 

2.7 Simulação numérica de reservatórios ............................................................................... 10 

2.7.1 Etapas da Simulação Numérica de Reservatórios .......................................................... 12 

2.8 Classificações do óleo .................................................................................................... 12 

3‐ Discretização das variáveis .............................................................................................. 13 

3.1 Discretização das equações de fluxo ............................................................................. 13 

3.2  Discretização do Tempo ............................................................................................... 17 

3.3  Formulação Explicita .................................................................................................... 18 

3.4 Matriz de transmissibilidade ......................................................................................... 18 

3.5 Resoluções das equações de transmissibilidade: .......................................................... 20 

4‐ Estudo de Caso ‐ Montagem de um reservatório sintético e homogêneo ............................. 21 

5‐ Análises de Resultados ............................................................................................................ 23 

5.1 Analises e resultados do simulador BPrh‐43 ................................................................. 23 

5.2 Validação de resultados do simulador BPRh – 43 ......................................................... 24 

6‐ Conclusões .............................................................................................................................. 27 

7‐ Bibliografias ............................................................................................................................. 28 

8‐ Programa ................................................................................................................................. 30 

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1-Introdução: Na última década, a simulação numérica de reservatórios tornou-se uma

ferramenta amplamente utilizada para realização de previsões de comportamento de

reservas petrolíferas sob diferentes aspectos físicos do reservatório (dimensões,

formas, variações de propriedades), podem também serem obtidas informações

quanto o comportamento atual e futuro da reserva, em termos de pressão, vazão de

produção, ou até mesmo, desenvolver soluções para diversas situações em que os

reservatórios podem se encontrar. (Leitão, 1998)

Além disto, tem proporcionado uma melhoria da descrição dos reservatórios

através do ajuste de histórico de produção e um entendimento mais apurado dos

mecanismos de produção e padrões gerais de fluxo.

A simulação numérica de fluxo de fluidos em reservatórios de petróleo já

demonstrou ser um instrumento de extrema importância na avaliação e

desenvolvimento de áreas existentes e recém-descobertas. Utilizando modelos

matemáticos e computacionais é possível aperfeiçoar o processo de produção e

prever o comportamento do reservatório. Geralmente, isto é dificultado pelo tamanho

do reservatório, pelo número de poços, pela qualidade e quantidade dos dados que

garanta a confiabilidade da simulação e isso freqüentemente esbarra nos limites

impostos pelo equipamento computacional disponível.

Motivação para a realização deste trabalho:

- A crescente descoberta de jazidas com grande potencial de produção,

- Demanda de modelos computacionais e matemáticos capazes de retratar

parâmetros dos reservatórios com qualidade e eficiência.

- Gerar uma ferramenta para ajudar na tomada de decisão da escolha da melhor

maneira de recuperação do óleo, quando o interesse se concentra em uma

determinada região do reservatório;

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2- Revisão Bibliográfica 2.1 Fluxo em meios porosos O conhecimento das leis que regem os movimentos dos fluidos nos meios porosos

é fundamental para a obtenção de informação a respeito de uma acumulação de

petróleo após a sua descoberta.

Desta forma, adicionalmente, ao descobrir uma acumulação de petróleo deve-se

estimar a quantidade de hidrocarbonetos e o tempo de produção desta jazida, sendo

necessário o conhecimento das leis que regem o movimento dos fluidos nos meios

porosos. Para as diversas situações em que os reservatórios se encontram são

desenvolvidas soluções que se baseiam em uma equação conhecida como equação

da difusividade hidráulica ou simplesmente equação da difusividade. Ela é obtida a

partir da associação de três equações: da equação da continuidade, que é uma

equação de conservação de massa; da equação de Darcy, que é uma equação de

transporte de massa; e, de uma equação de estado, que tanto pode ser uma lei dos

gases como a equação da compressibilidade para o caso dos líquidos.

Para a obtenção da equação da difusividade hidráulica admitiu-se a hipótese de o

meio poroso ser homogêneo e isotrópico. Além disso, o fluxo deve ser estritamente

horizontal e isotérmico, o poço deve penetrar totalmente a formação, a permeabilidade

deve ser constante, deve haver pequenos gradientes de pressão, o fluido e a rocha

devem ter compressibilidade pequena e constante, a viscosidade do fluido deve ser

constante, as forças gravitacionais desprezíveis e, por fim, fluidos e rochas não

reagentes entre si.

Para o desenvolvimento das equações será utilizado um elemento de meio poroso

através do qual está ocorrendo o fluxo de um fluido, cuja saturação é igual a 100%, ou

seja, é o único fluido presente no meio. O elemento em questão tem a forma de um

paralelepípedo com dimensões Δx, Δy e Δz, e o fluxo através do mesmo será

estudado durante um intervalo de tempo Δt (ROSA et al., 2006).

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Figura 1- Elemento de um meio poroso. (Fonte: ROSA et al., 2006)

2.2 Equação da Continuidade A equação da continuidade afirma, basicamente, que a diferença entre a massa que

entra e a massa que sai nas três direções de fluxo é igual à variação de massa dentro

do meio poroso no Δt considerado.

Ela é descrita por:

( ) ( ) ( ) ( )ϕρρρρt

Vzz

Vyy

Vxx ∂

∂−=

∂∂

+∂∂

+∂∂

(1)

onde νx , νy , e νz são as velocidades aparentes do fluido nas direções x , y e z

respectivamente, ρ é a massa específica e φ é a porosidade. As velocidades

aparentes do fluido são descritas por:

zy

qxVxΔΔ

= (2)

zxqyVyΔΔ

= (3)

yx

qzVzΔΔ

= (4)

onde qx, qy e qz são as vazões de entrada e de saída nas três direções.

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2.3 Equação de Darcy Em 1856, em Dijon, França, Henry Darcy a partir de uma das suas experiências

apresentou uma relação matemática que se tornou a base para a compreensão do

fenômeno do escoamento de fluidos através de meios porosos. Em seus

experimentos, Darcy estudou o fluxo de água através de um filtro de areia horizontal. A

formulação geral dessa lei é usualmente feita na forma diferencial, deste modo:

dldpkV

μ= (5)

onde ν é a velocidade macroscópica do fluxo, µ é a viscosidade do fluido, k é a

constante de permeabilidade do meio e dp/ dl é o gradiente de pressão na direção do

fluxo.

Para os casos em que os efeitos gravitacionais sobre o fluxo são desprezíveis, a

seguinte equação diferencial para o escoamento do fluido pode ser obtida:

( )ϕρμ

ρμ

ρμ

ρtz

pkzzy

pkyyx

pkxx ∂

∂=⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

∂∂

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

∂∂

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

∂∂

(6)

onde kx , ky , kz são as permeabilidades do meio poroso nas direções x , y e z

,respectivamente.

2.4 Equações de Estado As equações de estado são aquelas que representam as compressibilidades dos

fluidos e da rocha, para o caso dos líquidos.

A compressibilidade dos fluidos é dada por:

dpdCf ρ

ρ1

= (7)

e a compressibilidade da rocha é dada por:

dpdCr ϕ

ϕ1

= (8)

Assim, a compressibilidade total do meio é dada pela soma dessas duas

compressibilidades:

CrCfCt += (9)

A introdução das equações (7), (8) e (9) na equação diferencial do escoamento (6) e a

consideração de que a compressibilidade e a viscosidade do fluido são constantes,

permitem a conclusão:

tpCt

zpkz

zypky

yxpKx

x ∂∂

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

∂∂

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

∂∂

+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

∂∂ ϕμ (10)

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A equação (10) pode ser também escrita em termos da pressão do fluido no

reservatório:

tpCt

zpkz

zypky

yxpKx

x ∂∂

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

∂∂

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

∂∂

+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

∂∂ ϕ (11)

Para um meio poroso homogêneo e isotrópico, as permeabilidades nas três

direções são iguais, ou seja, kx=ky=kz=k. Além disso, tanto a compressibilidade do

líquido como os gradientes de elevação são, em geral, valores muito pequenos, de

modo que, quando elevados ao quadrado, resultam em termos muito menores ainda.

Assim, mostram-se desprezíveis quando comparados com os outros termos da

equação, o que está de acordo com o desenvolvimento deste trabalho, onde se

considera o fluido incompressível. Assim, a equação da difusividade hidráulica pode

ser escrita de forma mais compacta como:

tp

zp

yp

xp

∂∂

=∂∂

+∂∂

+∂∂

η1

²²

²²

²²

(12)

onde η é a constante de difusividade hidráulica e é dada por:

Ct

kϕμ

η = (13)

2.5 Soluções da Equação da Difusividade As soluções da equação da difusividade podem ser dadas para sistemas lineares

e radiais. Nesse trabalho, o único regime de fluxo tratado é o permanente, assim só

serão apresentadas soluções nesse regime. Deve ser salientado que as soluções a

serem apresentadas foram todas obtidas considerando-se que a vazão no ponto de

coordenada x = 0 para o caso de fluxo linear, ou r = rw (raio do poço) no fluxo radial, é

constante.

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2.5.1 Fluxo Linear  Para um sistema de fluxo linear, ou seja, quando há apenas uma direção de fluxo,

a direção x, por exemplo, os termos referentes às direções y e z são iguais a zero e a

equação da difusividade se reduz a:

tp

kCt

xp

∂∂

=∂∂ ϕ

²²

(14)

As equações para fluxo linear permanente descrevem o movimento de um fluido em

um meio poroso linear limitado, de comprimento L e área aberta ao fluxo A.

Figura 2- Fluxo linear em um reservatório com alimentação no limite externo. (Fonte: ROSA et al.,

2006)

Nesse regime de fluxo, tanto a vazão quanto a pressão não variam com o tempo.

Assim, a equação da difusividade toma o aspecto:

²=

∂∂

xp

(15)

Assim, inserindo as condições de contorno para as pressões e resolvendo para

pressão e para a vazão, a solução da equação da difusividade para regime de fluxo

linear e permanente pode ser escrita, de forma reduzida, como:

PL

kAq Δ=μ

(16)

Onde:

PwPeP −=Δ (17)

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2.5.2 Fluxo Radial   Admitindo-se que não há fluxo no sentido vertical, a equação da difusividade pode ser

escrita, em coordenadas cilíndricas, como:

tp

kCt

rpr

rr ∂∂

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

∂∂ ϕμ1

(18)

As equações para regime permanente descrevem o movimento do fluido em um meio

poroso cilíndrico, de raio da base igual a re e altura h, com um poço de raio rw situado

no seu centro.

Figura 3 - Fluxo radial permanente. (Fonte: ROSA et al., 2006)

Novamente, em regime de fluxo permanente, tanto a vazão quanto a pressão não

variam com o tempo. Assim, a equação da difusividade toma o aspecto:

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

∂∂

rpr

rr1

0 (19)

Assim, inserindo as condições de contorno para as pressões e resolvendo para

pressão e para a vazão, a solução da equação da difusividade para regime de fluxo

radial e permanente pode ser escrita, de forma reduzida, como:

( ) Prw

rekhq Δ

Π=

ln2

μ (20)

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2.6 Condições de contorno Para que as equações de Darcy e da continuidade sejam utilizadas é necessário

estabelecer as condições de contorno inicias e de contorno.

Para modelar o reservatório, o estado inicial (condições iniciais) e a interação deste

com a sua vizinhança devem ser conhecidos (Aziz e Settari,1979). Em muitas

situações um conhecimento detalhado destas condições é requerido para obter

estimativas reais. As condições de contorno podem ser de dois tipos:

• Condições de contorno Dirichlet: quando a pressão de fluido é especificada na

fronteira do reservatório ou no poço.

• Condições de contorno Neumann: neste caso a taxa de fluxo na fronteira é

conhecida.

2.7 Simulação numérica de reservatórios O principal objetivo de um estudo de engenharia de reservatório é prever o

desempenho futuro da jazida, definindo métodos e meios para aumentar, da forma

mais econômica possível, sua recuperação final.

Os métodos clássicos, empregados desde os primórdios da Engenharia de Petróleo

e ainda importantes nos dias de hoje, tratavam o reservatório como um todo

homogêneo através da utilização de propriedades médias, não levando em

consideração variações espaciais e temporais.

O advento da simulação numérica proporcionou a possibilidade de detalhar-se esta

análise através da subdivisão do reservatório em blocos menores com propriedades

individualizadas. Este fato propiciou a incorporação do modelo geológico permitindo a

definição de regiões com propriedades de fluido e rocha distintas. Dentro deste

enfoque a resposta do problema passou a ser obtida pela solução das equações de

fluxo para cada elemento.

Esta tecnologia encontra-se em constante evolução de modo a propiciar uma

melhoria da caracterização dos reservatórios estudados. Este ganho de qualidade é

obtido a partir do desenvolvimento de simuladores mais completos, técnicas

computacionais otimizadas, computadores mais rápidos, facilidades gráficas, etc.

(Pizarro, 1992).

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Os simuladores de reservatórios são programas de computador para a resolução

de equações de fluxo de massa e calor em meios porosos, que obedecem a

determinadas condições iniciais e de contorno.

A Simulação de Reservatórios é uma ferramenta muito importante para modelar

fluxo em meios porosos, auxiliar na caracterização de reservatórios e identificação de

barreiras e de propriedades próximas aos poços. Deste modo, através do uso de um

simulador pode-se obter um ajuste de histórico e uma previsão de produção para o

reservatório. A análise dos resultados de uma simulação permite definir um plano de

desenvolvimento para o reservatório que aperfeiçoe uma função-objetivo econômica

ou técnica. Possibilita também avaliar o comportamento do reservatório com maior

confiabilidade.

O número e tipo de equações que serão resolvidas pelo simulador são função de:

características geológicas do reservatório, características do fluido, processo de

recuperação, do tempo e capacidade computacional disponíveis e dos recursos

financeiros disponíveis.

Ao construir o modelo de simulação devem ser considerados os seguintes fatores:

objetivos do estudo, complexidade do problema, qualidade desejada para a descrição,

quantidade e qualidade dos dados de produção, precisão requerida, tempo e custo. As

principais limitações impostas são: capacidade computacional (número e tamanho dos

blocos e número de componentes) e quantidade e qualidade das informações

disponíveis (dados geológicos e de produção).

O modelo de simulação resulta da combinação de 4 modelos que serão descritos a

seguir.

· Modelo Físico: engloba as características do reservatório (rochas/fluidos), o

processo de recuperação, a aplicação da conservação de massa, energia e

quantidade de movimento, o número de componentes presentes;

· Modelo Matemático: representa através de equações os processos observados no

modelo físico;

· Modelo Numérico: que será aplicado para a discretização, solução aproximada, das

equações matemáticas;

· Modelo Computacional: tradução do modelo numérico em linguagem de máquina.

(Schiozer, 1995).

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2.7.1 Etapas da Simulação Numérica de Reservatórios

Antes de qualquer sistema físico ser modelado ele deve ser adequadamente

definido. Os principais passos neste sentido são:

• Caracterização do Modelo Geológico: Utilização de dados sísmicos, mapas,

perfis, testemunhos, conhecimento dos sistemas posicionais, estudo de

afloramentos, etc.

• Caracterização do Modelo Hidráulico: Investigação da continuidade dos

reservatórios, existência de fraturas, direções preferenciais de fluxo, barreiras

de transmissibilidade, etc. Grande parte destas informações pode ser obtida

pela análise dos dados de produção e pressão e através de testes de formação

planejados e interpretados.

• Coleta e Tratamento dos dados de rocha e fluidos.

De posse destas informações pode-se passar para a etapa seguinte:

• Escolha do simulador mais apropriado.

• Definição da modelagem a ser adotada: Malha de simulação, número de

camadas, regiões de fluido e rocha, etc.

• Ajuste do histórico de produção e pressões: São realizados ajustes no modelo

de simulação, de modo que os resultados obtidos por meio da simulação se

tornem bem próximos dos dados reais de produção do reservatório.

• Previsão do comportamento futuro: Tem como principal objetivo determinar as

condições de operação ótimas que serão utilizadas na recuperação de

hidrocarbonetos do reservatório.

2.8 Classificações do óleo  O Grau API é uma escala hidrométrica criada pelo American Petroleum Institute

(API), ela é utilizada para medir a densidade relativa de óleos e derivados, e como o

petróleo se trata de um óleo viscoso, podemos usá-la para classificá-lo. A escala API é

medida em graus e permite definir o petróleo como:

• Petróleo leve: Possui ºAPI maior que 30, constituído basicamente por alcanos, e uma

porcentagem de 15 a 25% de cicloalcanos.

• Petróleo médio: Grau ºAPI de 22 a 30. Além de alcanos, contém de 25 a 30% de

hidrocarbonetos aromáticos.

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3.5 R Equ

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4­ Estudo de Caso ­ Montagem de um reservatório sintético e homogêneo 

Este capítulo tem como objetivo a aplicação das equações de escoamento bifásico

em um reservatório de petróleo bidimensional e hipotético.

Para reproduzir o fenômeno físico do escoamento de fluidos em meio poroso de

forma similar aos reservatórios reais, para avaliar a eficiência de simuladores e seus

resultados, o modelo criado para este projeto leva em consideração um grande

número de homogeneidades nos seus parâmetros, como espessura das camadas,

porosidade, permeabilidade, produtividade entre outros.

4.1 Dados de entrada do modelo de simulação  As propriedades do fluido e da rocha utilizadas neste modelo têm como objetivo

validar o simulador criado.

4.2 Propriedades da Rocha  A tabela 1 abaixo representa as propriedades mais importantes relativas à rocha

reservatório que foram modelo utilizado pelo simulador:

Parâmetros Dados

Porosidade 20%

Permeabilidade 90 mD

Compressibilidade da Rocha 3,5E-06 psi-1

Profundidade 2000 ft

Tabela 1 – Propriedades da rocha

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4.3 Propriedades do Fluido  A tabela abaixo apresenta as propriedades do fluido que foram utilizadas para

inicializar o modelo, considerando que as mesmas variam com o tempo e a produção.

Parâmetros Dados

Saturação de água 0.2

Saturação de óleo 0.8

Viscosidade da água 1.0 cP

Grau API do óleo 41⁰

Densidade da água 1000 kg/m3

Densidade do óleo 820 kg/m3

Fator volume de formação da água 1.03 m3 std/m3

Fator Volume de formação do óleo 1.30 m3 std/m3

Tabela 2 – Propriedades dos fluidos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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5­ Análises de Resultados 

5.1 Analises e resultados do simulador BPrh­43  O histórico de produção apresentado na Figura 5 abaixo mostra que, após os 10

anos de produção, a vazão de óleo cai quase que 100% do seu valor inicial,

declinando de 800 bbl/d para 4.37 bbl/d. Tal resultado já mostra certa coerência em

relação ao conhecimento teórico sobre declínio.

Figura 5 – Vazão de óleo durante 10 anos

Figura 6 – Produção acumulada óleo durante 10 anos

0,00100,00200,00300,00400,00500,00600,00700,00800,00900,00

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

Vazão

 de óleo

 (bbl/d)

Tempo  (anos)

Vazão de óleo 

0,00E+00

2,00E+05

4,00E+05

6,00E+05

8,00E+05

1,00E+06

1,20E+06

1,40E+06

1,60E+06

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Np (bbl)

Tempo (anos)

Produção acumulada de óleo

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5.2 Validação de resultados do simulador BPRh – 43  Para verificar se o modelo matemático utilizado no simulador BPRh-43 é coerente,

este etapa irá comparar alguns resultados do simulador criado com um simulador

comercial que é bastante utilizado pelas companhias de petróleo. O software é o

Petrel 2010.1 e o simulador é o ECLIPSE 2010.1. Ambos pertencentes à empresa

Schlumberger.

Abaixo segue o as etapas de simulação por simuladores comercias:

Figura 7 – Etapas realizadas No caso do BPRh-43, a entrada de dados, bem como a simulação é feita no

próprio programa. Vale ressaltar ainda que, o ECLIPSE simula pelo método das

diferenças finitas o mesmo método utilizado na programação feita no BPRh-43.

Entretanto, a solução das diferenças finitas utilizada na programação do BPRh-43 foi a

solução explicita, já no simulador comercial, é utilizado o método das diferenças finitas

de solução implícita. As simulações realizadas em ambos simuladores foram baseadas na estrutura do

reservatório, nas propriedades do fluido, da rocha e nas condições iniciais pré-

estabelecidas.

Petrel (entrada de dados)

• Modelo Geológico 

• Propriedades da rocha 

• Propriedades dos fluidos   

Eclipse

• Equações de fluxo 

• Aplicação do método das diferenças finitas  

Petrel (Visualizar resultados)

• Vazão 

• Produção acumulada  

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Todavia, a validação será feita comparando a coerência dos resultados em cinco

anos de simulação. Serão mostrados os resultados obtidos no BPRh-43 e no Eclipse,

respectivamente. As comparações aqui feitas serão com base:

• Vazão de produção Óleo;

• Produção Acumulada de Óleo

Na figura 8 abaixo que representa a Vazão de óleo versus Tempo entre os dois

simuladores, podemos perceber que ocorre uma diferença numérica entre as vazões,

porém as curvas simuladas possuem comportamentos similares, divergindo apenas

por uma queda de vazão após o segundo ano de simulação do Eclipse que depois se

mantém em um patamar constante, assim como no BPRh-43.

Figura 8 – Comparação de vazão óleo versus tempo

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

700,00

800,00

900,00

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

Vazão

 (bbl/d)

Tempo (anos)

Comparação Vazão x Tempo

Eclipse

BPRh‐43

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Figura 9 – Comparação de Produção acumulada de óleo

A figura 9 acima compara a coerência dos resultados entre o simulados BPRh-43 e

o simulador comercial. A comparação entre as curvas geradas pelo ECLIPSE e pelo

BPRh-43 nos mostra uma tendência de comportamento similar, levando-se em

consideração a diferença no método de diferenças finitas empregado nos simuladores.

Podemos então perceber uma coerência relevante nos resultados obtidos no

programa criado, chamado de BPRh-43, como pudemos ver na análise de vazão e

produção acumulada de óleo.

0,00E+00

2,00E+05

4,00E+05

6,00E+05

8,00E+05

1,00E+06

1,20E+06

1,40E+06

1 2 3 4 5

NP (bbl)

Tempo (anos)

Comparação Produção Acumulada Óleo

BPRh ‐ 43

Eclipse

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6­ Conclusões   A simulação de reservatórios é sem duvida um importante passo para a exploração

de campos de petróleo. O modelo proposto por este presente projeto mostrou

resultados extremamente positivos no que diz respeito à resultados de vazão e

produção acumulada de óleo.

Existem muitos desafios para a continuação deste projeto, como: reservatório

anisotrópico, grid tridimensional.

Este é o início de um trabalho. O modelo matemático (método das diferenças

finitas) é coerente como pode se verificar e agora as sofisticações podem começar a

ser feitas, já que, na Engenharia de Petróleo os aperfeiçoamentos devem ser

contínuos, tendo em vista o melhoramento do simulador para tornar os resultados

cada vez mais precisos e confiáveis.

Após comparar dois parâmetros vazão e produção acumulada de óleo, podemos

concluir que o simulador denominado BPRh – 43 e válido, tendo poucas variações nos

resultados quando comparado com um simulador comercial. Para estudos mais

precisos, é necessário realizar um estudo de estabilidade do método de diferenças

finitas, com a solução explícita, para avaliar as limitações do simulador criado.

 

 

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7­ Bibliografias   http://www.anp.gov.br, acessado pela ultima vez em 13 junho 2012, as 17:40;

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1. ed. Rirchadson, Texas: Society of Petroleum Engineers, 2001. (Textbook, 7).H. T.

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FEITOSA, G. S., 1987, “Um simulador analítico de reservatório”, I Encontro Técnico sobre Simulações Matemáticas de Reservatórios, Nova Friburgo, 8-13 November, 11 pp LAKE, L. W., 1989, “ Enhanced oil recovery”. Prentice-Hall, Inc. A Division of Simon & Schuster, Englewood Cliffs, New Jersey 07632, 550 pp. LEITÃO, H. C.; SCHIOZER, D. J.. Ajuste de Histórico Automatizado Através de

Otimização Multivariada e Paralelização Externa,1998

PEACEMAN, D.W., Fundamentals of Numerical Reservoir Simulation, Amsterdam,

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PIZARRO, J. O. S., 1992, Curso Básico de Simulação, DEPRO/DICOP/SEPRO-NS,

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ROSA, A. J. et al., Engenharia de Reservatórios de Petróleo. Editora Interciência, Rio

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ROZON, B. J., 1989. A Generalized Finite Volume Discretization Method for Reservoir

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THOMAS, J. E., Fundamentos de Engenharia de Petróleo, Editora Interciência, Rio de

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YOSHIAKI, I., 1982. Evaluation of Interblock Mobility Using a Modified Midpoint

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WOLCOTT, D. S., KAZEMI, H. and DEAN, R. H., 1996. A Practical Method for

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presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Denver, Colorado,

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8­ Programa   C******************************************************************* C**** NATAL 29.11.11 **** C**** SIMULATION OF ONE-PHASE FLOW IN A HORIZONTAL **** C**** ONE-DIMENSIONAL **** C**** **** C**** BUILDER:BRUNO GOMES **** C**** ORIENTADORA:JENNYS BARRILHAS **** C******************************************************************* PROGRAM BLACK OIL C-----EXPLICIT PROGRAM C C-----DECLARATIONS C REAL P(25),PNEW(25),X(25),A(25),B(25),C(25),D(25) REAL POR,PERM,VISC,COMPR,L,PL,PR,PINIT,DT,TMAX,PI,DX C C-----INITIALISATION OF PARAMETERS C DATA POR/0.2/,PERM/1.0/,VISC/1.0/,COMPR/0.0001/,L/100./,PL/2.0/ *,PR/1.0/PINIT/1.0/,DT/0.0005/,N/10/,TMAX/0.01/,IPRINT/1/ INTEGER ISW,I,N,J DATA PI/3.14159/ C 31 DX=L/N T=0. CONST=DT/DX/DX*PERM/POR/VISC/COMPR ALPHA=1./CONST ISW=0 DO 5 I=1,N P(I)=PINIT PNEW(I)=PINIT 5 X(I)=L*I/N-L/N/2. C C-----OPEN OUTPUT FILE C OPEN(10,FILE=OUT,STATUS='UNKNOWN') C C-----TIME LOOP C DO 200 J=1,1000 ISW=ISW+1 T=T+DT C-----------------------------------TRANSMISSIBILITIES IF(I.NE.1)THEN TXOM(I)=2.*LAMOM/(DX(I)/PERM(I)+DX(I-1)/PERM(I-1))/DX(I) TXWM(I)=2.*LAMWM/(DX(I)/PERM(I)+DX(I-1)/PERM(I-1))/DX(I) ELSE TXOM(I)=2.*LAMOM/DX(I)*PERM(I)/DX(I) TXWM(I)=2.*LAMWM/DX(I)*PERM(I)/DX(I) C----------------------------INJECTION OF WATER AT LEFT SIDE C----------------------------REQUIRES SUM OF TRANSMISSIBILITIES TXWM(I)=TXWM(I)+TXOM(I) ENDIF C IF(I.NE.N)THEN TXWP(I)=2.*LAMWP/(DX(I+1)/PERM(I+1)+DX(I)/PERM(I))/DX(I) TXOP(I)=2.*LAMOP/(DX(I+1)/PERM(I+1)+DX(I)/PERM(I))/DX(I) ELSE

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TXOP(I)=2.*LAMOP/DX(I)*PERM(I)/DX(I) TXWP(I)=2.*LAMWP/DX(I)*PERM(I)/DX(I) ENDIF C-----------------------------------STORAGE COEFFICIENTS CPOO(I)=(1.-SW(I))*PHI(I)*(CR*BO(I)+DBO(I))/DT CSWO(I)=-PHI(I)*BO(I)/DT CPOW(I)=SW(I)*PHI(I)*(CR*BW(I)+DBW(I))/DT CSWW(I)=PHI(I)*BW(I)/DT-CPOW(I)*DPCOW(I) C-----------------------------------MATRIX COEFFICIENTS ALFA=-CSWO(I)/CSWW(I) A(I)=TXOM(I)+ALFA*TXWM(I) C(I)=TXOP(I)+ALFA*TXWP(I) IF(I.NE.1)THEN B(I)=-(TXOP(I)+TXOM(I)+CPOO(I)) * -(TXWP(I)+TXWM(I)+CPOW(I))*ALFA ENDIF IF(I.NE.N.AND.I.NE.1)THEN D(I)=-(CPOO(I)+ALFA*CPOW(I))*PO(I) * +ALFA*(TXWP(I)*(PCOW(I+1)-PCOW(I)) * +TXWM(I)*(PCOW(I-1)-PCOW(I))) ENDIF IF(I.EQ.1.AND.IBC.EQ.2)THEN D(I)=-(CPOO(I)+ALFA*CPOW(I))*PO(I) * +ALFA*(TXWP(I)*(PCOW(I+1)-PCOW(I))+QWI/DX(I)/AREA) B(I)=-(TXOP(I)+CPOO(I)) * -(TXWP(I)+CPOW(I))*ALFA ENDIF IF(I.EQ.1.AND.IBC.EQ.1)THEN D(I)=-(CPOO(I)+ALFA*CPOW(I))*PO(I) * +ALFA*(TXWP(I)*(PCOW(I+1)-PCOW(I))+TXWM(I)*(PL+PCOW(1))) B(I)=-(TXOP(I)+CPOO(I)) * -(TXWP(I)+TXWM(I)+CPOW(I))*ALFA ENDIF IF(I.EQ.N)THEN D(I)=-(CPOO(I)+ALFA*CPOW(I))*PO(I) * -(TXOP(I)+ALFA*TXWP(I))*PR * +ALFA*TXWM(I)*(PCOW(I-1)-PCOW(I)) ENDIF C C-----EXPLICIT SOLUTION C PNEW(1)=P(1)+CONST*(P(2)-3.0*P(1)+2.0*PL) PNEW(N)=P(N)+CONST*(2.0*PR-3.0*P(N)+P(N-1)) DO 7 I=2,N-1 7 PNEW(I)=P(I)+CONST*(P(I+1)-2.0*P(I)+P(I-1)) C C-----PRINT (?) C IF(ISW.NE.IPRINT)GO TO 99 ISW=0 WRITE(10,100)T,PL,(PNEW(I),I=1,N),PR 100 FORMAT(50F10.4) 99 CONTINUE C C-----END (?) C IF(T.GE.TMAX)STOP C

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C-----UPDATING OF PRESSURES C 13 DO 14 I=1,N 14 P(I)=PNEW(I) 200 CONTINUE END