Modelacion Estocastica de Yacimientos

MODELACIN ESTOCSTICA DE MODELACIN ESTOCSTICA DE YACIMIENTOS PETROLEROSYACIMIENTOS PETROLEROS

SEMINARIOS DESEMINARIOS DEMODELACIMODELACINN

COMPUTACIONALCOMPUTACIONAL8 de septiembre de 20068 de septiembre de 2006

MARTMARTN A. DN A. DAZAZ VIERAVIERA

EE--mail: mail: mdiazvmdiazv@[email protected]

INSTITUTO MEXICANO DEL PETRINSTITUTO MEXICANO DEL PETRLEOLEO

PROYECTO IMP F.42432 PROYECTO IMP F.42432

ACTUALIZACION DEL MODELO DIAGENETICO DE LAS ACTUALIZACION DEL MODELO DIAGENETICO DE LAS ROCAS DE LA FORMACION CHICONTEPECROCAS DE LA FORMACION CHICONTEPEC

MartMartn A. Dn A. Dazaz--VieraViera11 , , Ricardo CasarRicardo Casar--GonzGonzlezlez11, , JuanJuan AraujoAraujo--MendietaMendieta11 y Humberto Salazary Humberto Salazar--SotoSoto22

1)1) Instituto Mexicano del PetrInstituto Mexicano del Petrleoleo2)2) Activo Integral Poza RicaActivo Integral Poza Rica--Altamira,Altamira, PemexPemex Regin NorteRegin Norte EXPLORACION Y PRODUCCION

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IntroducciIntroduccinn

La explotacin de los La explotacin de los yacimientos de baja yacimientos de baja productividad del tipo de productividad del tipo de secuencias turbidticas en la secuencias turbidticas en la cuenca Tampicocuenca Tampico--MisantlaMisantlapresenta retos importantes, presenta retos importantes, como son la modelacin e como son la modelacin e identificacin de los identificacin de los horizontes con posibilidad horizontes con posibilidad de almacenar hidrocarburos. de almacenar hidrocarburos.

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IntroducciIntroduccinnEn este sentido el modelado geolEn este sentido el modelado geolgico y petrofgico y petrofsico sico de las formaciones de interde las formaciones de inters aporta las s aporta las herramientas necesarias para comprender la herramientas necesarias para comprender la complejidad de los mecanismos de los yacimientos. complejidad de los mecanismos de los yacimientos.

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IntroducciIntroduccinnPara hacer frente a los problemas de la caracterizaciPara hacer frente a los problemas de la caracterizacin n de yacimientos, la industria petrolera internacional estde yacimientos, la industria petrolera internacional estempleando cada vez mempleando cada vez ms s ttcnicas geoestadcnicas geoestadsticassticas, , que permiten combinar la informacique permiten combinar la informacin de manera n de manera integradaintegrada

Estudios Estudios Integrales Integrales

de de YacimientosYacimientos

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IntroducciIntroduccinnNo obstante,No obstante, existe la idea generalizada de existe la idea generalizada de que al aplicar los modelos geoestadque al aplicar los modelos geoestadsticos sticos (estoc(estocsticos) se eststicos) se est jugando con el azar, jugando con el azar, de la misma manera como si se lanzara un de la misma manera como si se lanzara un dado para decidir si en una determinada dado para decidir si en una determinada ubicaciubicacin hay un tipo u otro de facies. n hay un tipo u otro de facies.

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IntroducciIntroduccinn

Manejar la incertidumbre.Manejar la incertidumbre.

A partir de escasa A partir de escasa informacin conocida informacin conocida estimar o predecir el valor estimar o predecir el valor de una variable en de una variable en localidades donde no se localidades donde no se conoceconoce

Propsito de la Propsito de la GeoestadsticaGeoestadstica

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S w m a trix

S w fra c ture

SimulacinSimulacin

ModelaciModelacin geoln geolgicagica--petrofpetrofsicasica

EscalamientoEscalamiento

ModeloModeloGeolgicoGeolgico--PetrofsicoPetrofsico

RegistrosRegistros NcleosNcleos SsmicaSsmica Modelo GeolgicoModelo Geolgico

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MetodologMetodologa de la modelacia de la modelacin n geolgeolgicagica--petrofpetrofsicasica

Objetivo:Objetivo: Modelo GeolModelo Geolgicogico--PetrofPetrofsicosico

Consiste en:Consiste en: Modelo GeolgicoModelo Geolgico: Descripcin de los rasgos : Descripcin de los rasgos

geolgicosgeolgicos--estructurales del yacimiento (fallas, estructurales del yacimiento (fallas, delimitacin de unidades geolgicas, delimitacin de unidades geolgicas, identificacin de identificacin de facies y su distribucinfacies y su distribucin))

Modelo PetrofsicoModelo Petrofsico: Distribucin de las : Distribucin de las propiedades petrofsicas de las rocas y fluidos propiedades petrofsicas de las rocas y fluidos (porosidad, permeabilidad, saturacin, etc)(porosidad, permeabilidad, saturacin, etc)

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rea de estudio: rea de estudio: AmatitlAmatitlnn, Soledad y Coyotes, Soledad y Coyotes

CamposCamposAmatitlAmatitlnn,,Soledad Soledad y Coyotes y Coyotes

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FormaciFormacin n ChicontepecChicontepec

CHCH--BasalBasalPALEOCENO PALEOCENO INFERIORINFERIORCHICONTEPEC BASALCHICONTEPEC BASAL

CHCH--InfInfPALEOCENO PALEOCENO MEDIOMEDIOCHICONTEPEC INFERIORCHICONTEPEC INFERIOR

CHCH--MedMedPALEOCENO PALEOCENO SUPERIORSUPERIORCHICONTEPEC MEDIOCHICONTEPEC MEDIO

CHCH--SupSupEOCEEOCENO NO INFERIORINFERIORCHICONTEPEC SUPERIORCHICONTEPEC SUPERIOR

AbreviaturaAbreviaturaEdadEdad

FORMACIONESFORMACIONES

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InformaciInformacin de registros de pozon de registros de pozo

2424 registros de registros de pozo en pozo en previamente previamente procesados procesados distribuidos de distribuidos de manera manera uniforme en el uniforme en el rea de estudio.rea de estudio.

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UbicaciUbicacin de los pozosn de los pozosLocation Map

584000 590000 600000 610000 620000 630000

584000 590000 600000 610000 620000 6300002300000

2310000

2320000

2330000

2334000

2300000

2310000

2320000

2330000

2334000

Y

(

m

)

Y (m)X (m)

X (m)

AHUATEPEC-101

AMATITLAN-2

ARAGON-169

AMATITLAN-1489

AYACAXTLA-1

CAMAITLAN-1A

CHICONTEPEC-2B

CHUNCO-1

COYOTES-217

COYOTES-122

COYOTES-401

DORADO-1D

GALO-1

HORCONES-48HORCONES-336

PACHITEPEC-1

PITEPEC-1

POSTECTITLA-1A

SITIO-501SOLEDAD_NORTE-36

TEPENAHUAC-1TZAPOTEMPA-1

VINAZCO-1D

N

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InformaciInformacin de cimasn de cimasA partir de las elevaciones identificadas en los A partir de las elevaciones identificadas en los pozos se obtuvieron las superficies pozos se obtuvieron las superficies correspondientes a las cimas correspondientes a las cimas ChicontepecChicontepecSuperior, Medio, Inferior y Basal. Superior, Medio, Inferior y Basal.

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ClasificaciClasificacin de faciesn de facies La identificaciLa identificacin de las facies en los registros geofn de las facies en los registros geofsicos se realizsicos se realiz

en base al anen base al anlisis de la respuesta de la firma litollisis de la respuesta de la firma litolgica en las gica en las curvas. curvas.

Se utilizaron los registros: rayos gamma (RG), potencial naturalSe utilizaron los registros: rayos gamma (RG), potencial natural(SP), resistividades, densidad y s(SP), resistividades, densidad y snico de porosidadnico de porosidad

Se establece la siguiente clasificaciSe establece la siguiente clasificacin de facies:n de facies:

44LutitasLutitas

33LutitasLutitas--arenosasarenosas

22LimolitasLimolitas--arenosasarenosas

11AreniscasAreniscasCCdigodigoFaciesFacies

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DistribuciDistribucin de las Facies en los Pozosn de las Facies en los Pozos

44

33

22

11

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MODELO GEOLGICOMODELO GEOLGICO

Consta de las siguientes etapas:Consta de las siguientes etapas:

1.1. Modelo EstructuralModelo Estructural2.2. Modelo EstratigrficoModelo Estratigrfico3.3. Modelo LitolgicoModelo Litolgico

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MODELO ESTRUCTURALMODELO ESTRUCTURAL

(Arquitectura del (Arquitectura del Yacimiento)Yacimiento)Define el marco geomtrico Define el marco geomtrico bsico de la trampa de bsico de la trampa de hidrocarburoshidrocarburos

1.1. Fallas principales: Fallas principales: No se No se cont con informacincont con informacin

2.2. Superficies geolgicas Superficies geolgicas (cimas): (cimas): Slo marcas en pozosSlo marcas en pozos

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Modelo EstructuralModelo Estructural

44

33

22

11

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Modelo EstructuralModelo Estructural

Seccin EsteSeccin Este--OesteOeste

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MODELO ESTRATIGRFICOMODELO ESTRATIGRFICO

Define la geometra Define la geometra (malla) interna de las (malla) interna de las unidades de la unidades de la formacin:formacin:-- Capas proporcionalesCapas proporcionales-- Capas paralelas Capas paralelas

proporcionalesproporcionales

paralelasparalelas

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Malla EstratigrficaMalla Estratigrfica

Dentro de cada unidad Dentro de cada unidad litolgica se define una litolgica se define una malla propia que malla propia que coincide en la direccin coincide en la direccin horizontal con la malla horizontal con la malla de referencia del modelo de referencia del modelo y que en la direccin y que en la direccin vertical puede ser vertical puede ser proporcional o paralela proporcional o paralela a las cimas que a las cimas que delimitan a la unidad. delimitan a la unidad. 2525500x500500x500

ChicontepecChicontepecInferiorInferior

2020500x500500x500ChicontepecChicontepecMedioMedio

1010500x500500x500ChicontepecChicontepecSuperiorSuperior

NNmero de mero de celdasceldas

en la en la direccidireccin n verticalvertical

TamaTamao de la o de la mallamalla

en la direccien la direccin n horizontalhorizontal

(m)(m)

UnidadesUnidadesLitolLitolgicasgicas

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MODELO LITOLGICOMODELO LITOLGICO

Definicin de litotipos: Definicin de litotipos: Agrupacin de Facies por Agrupacin de Facies por sus propiedades petrofsicassus propiedades petrofsicas

Distribucin de litotiposDistribucin de litotipos

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Definicin de litotiposDefinicin de litotipos

Est basado en el Est basado en el anlisis estadsticoanlisis estadstico de las de las propiedades petrofsicas: porosidad y propiedades petrofsicas: porosidad y permeabilidadpermeabilidad

Los valores medios se diferencian claramente para Los valores medios se diferencian claramente para las areniscas y las lutitas, mientras que para las las areniscas y las lutitas, mientras que para las limolitaslimolitas--arenosas y lutitasarenosas y lutitas--arenosas son similares.arenosas son similares.

porosidad log-permeabilidad

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Definicin de litotiposDefinicin de litotipos

Se toma la decisin de agrupar las facies en tres Se toma la decisin de agrupar las facies en tres litotiposlitotipos para todas las unidades litolgicas:para todas las unidades litolgicas:

1.1. Areniscas:Areniscas: constituido por la facies del mismo constituido por la facies del mismo nombre.nombre.

2.2. LutitasLutitas--arenosas:arenosas: constituido por las facies constituido por las facies limolitaslimolitas--arenosas y lutitasarenosas y lutitas--arenosas.arenosas.

3.3. Lutitas:Lutitas: constituido por la facies del mismo constituido por la facies del mismo nombre.nombre.

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La simulacin estocstica de la distribucin La simulacin estocstica de la distribucin espacial de los litotipos primero se realiz para la espacial de los litotipos primero se realiz para la unidad litolgica unidad litolgica ChicontepecChicontepec Inferior aplicando Inferior aplicando cuatro mtodos diferentes de simulacin cuatro mtodos diferentes de simulacin estocstica:estocstica:

1.1. MonogaussianoMonogaussiano: : 2.2. PlurigaussianoPlurigaussiano con regla de litotipos con regla de litotipos gradacionalgradacional3.3. PlurigaussianoPlurigaussiano con regla de litotipos jerrquicacon regla de litotipos jerrquica4.4. BooleanoBooleano

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Mtodo Mtodo MonogaussianoMonogaussiano::

Consiste en truncar una FA gaussiana usando Consiste en truncar una FA gaussiana usando tantos umbrales como litotipos se deseen simular. tantos umbrales como litotipos se deseen simular.

Los umbrales son seleccionados de manera tal que Los umbrales son seleccionados de manera tal que coincidan con las proporciones de los litotipos. coincidan con las proporciones de los litotipos.

Mientras que la funcin aleatoria gaussiana se Mientras que la funcin aleatoria gaussiana se construye de manera que reproduzca la correlacin construye de manera que reproduzca la correlacin espacial de cada uno de los litotipos. espacial de cada uno de los litotipos.

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Mtodo Mtodo Plurigaussiano Plurigaussiano

Es una generalizacin del Es una generalizacin del monogaussianomonogaussianoempleando dos funciones aleatorias gaussianas.empleando dos funciones aleatorias gaussianas.

Esto brinda la posibilidad de obtener relaciones Esto brinda la posibilidad de obtener relaciones ms complejas entre los litotipos.ms complejas entre los litotipos.

Usa una regla de litotipos que no es ms que el Usa una regla de litotipos que no es ms que el modo en que se truncaran por umbrales las dos modo en que se truncaran por umbrales las dos gaussianas de manera que se preserven las gaussianas de manera que se preserven las proporciones de los litotipos.proporciones de los litotipos.

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Mtodo Mtodo PlurigaussianoPlurigaussiano con dos reglas de litotipos: con dos reglas de litotipos: Una de tipo transicional que impone la separacin de Una de tipo transicional que impone la separacin de

las lutitas y las areniscas mediantes lutitaslas lutitas y las areniscas mediantes lutitas--arenosas, es arenosas, es decir, hay una distribucin en la misma proporcin de decir, hay una distribucin en la misma proporcin de areniscas, lutitasareniscas, lutitas--arenosas y lutitas. arenosas y lutitas.

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Mtodo Mtodo PlurigaussianoPlurigaussiano con dos reglas de litotipos: con dos reglas de litotipos: La otra regla que se us es la conocida como jerrquica, La otra regla que se us es la conocida como jerrquica,

donde los litotipos areniscas y lutitasdonde los litotipos areniscas y lutitas--arenosas estn en arenosas estn en contacto entre ellas en una mayor proporcin que sus contacto entre ellas en una mayor proporcin que sus contactos con las lutitas, pero estos no estn contactos con las lutitas, pero estos no estn completamente excluidos, como en la regla transicional.completamente excluidos, como en la regla transicional.

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Mtodo booleano Mtodo booleano Consiste en distribuir segn una funcin de Consiste en distribuir segn una funcin de

intensidad (densidad) ciertos objetos geomtricos intensidad (densidad) ciertos objetos geomtricos que se adecuen a la forma que adoptan las facies. que se adecuen a la forma que adoptan las facies.

Por lo que hay que definir la forma, parmetros Por lo que hay que definir la forma, parmetros geomtricos y densidad de distribucin de estos geomtricos y densidad de distribucin de estos objetos. objetos.

En el caso de varias facies, siempre hay una que se En el caso de varias facies, siempre hay una que se considerar como el fondo sobre el que se considerar como el fondo sobre el que se colocarn los objetos que simulan a las otras colocarn los objetos que simulan a las otras facies.facies.

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Seccin HorizontalSeccin Horizontal

PlurigaussianoPlurigaussiano TransicionalTransicional Plurigaussiano JerrquicoPlurigaussiano Jerrquico

MonogaussianoMonogaussiano BooleanoBooleano

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Seccin VerticalSeccin Vertical



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Curvas de proporcin verticalCurvas de proporcin vertical

Las curvas de proporcin vertical calculadas a Las curvas de proporcin vertical calculadas a partir de las simulaciones pueden servir como partir de las simulaciones pueden servir como un ndice de la calidad de las mismas en la un ndice de la calidad de las mismas en la medida que reproduzcan los valores de la curva medida que reproduzcan los valores de la curva de proporcin emprica. de proporcin emprica.

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Se puede observar que la curva Se puede observar que la curva correspondiente a la simulacin correspondiente a la simulacin booleanabooleana es la es la que ms se diferencia de la curva emprica.que ms se diferencia de la curva emprica.

Mientras que las curvas correspondientes a los Mientras que las curvas correspondientes a los tres mtodos gaussianos se comportan de tres mtodos gaussianos se comportan de manera similar.manera similar.

La correspondiente al La correspondiente al monogaussianomonogaussiano la la reproduce de manera suave reproduce de manera suave

Las de los Las de los plurigaussianosplurigaussianos reproducen con ms reproducen con ms detalle la variabilidad vertical.detalle la variabilidad vertical.

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Matrices de proporciones verticalesMatrices de proporciones verticales

Si observamos las matrices de proporciones verticales Si observamos las matrices de proporciones verticales podemos ver que la correspondiente al mtodo podemos ver que la correspondiente al mtodo booleano resulta ser la ms parecida a la matriz booleano resulta ser la ms parecida a la matriz emprica, emprica,

Esto quiere decir que reproduce bien la tendencia Esto quiere decir que reproduce bien la tendencia horizontal de la distribucin de litotipos, pero falla en horizontal de la distribucin de litotipos, pero falla en la proporcin vertical en sentido global. la proporcin vertical en sentido global.

EmpricaEmprica BooleanoBooleano

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MonogaussianoMonogaussiano BooleanoBooleanoEmpricaEmprica

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Los tres mtodos gaussianos una vez ms se Los tres mtodos gaussianos una vez ms se comportaron de manera similar, es decir, comportaron de manera similar, es decir, reproducen a grosso modo el comportamiento reproducen a grosso modo el comportamiento de la matriz emprica.de la matriz emprica.

Resulta importante destacar que no se intent Resulta importante destacar que no se intent ajustar de manera ptima los parmetros del ajustar de manera ptima los parmetros del mtodo booleano, slo se us como referencia mtodo booleano, slo se us como referencia comparativa, por lo que mediante cierto comparativa, por lo que mediante cierto trabajo adicional se podran obtener modelos trabajo adicional se podran obtener modelos ms realistas usando este mtodo.ms realistas usando este mtodo.

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Tomando en consideracin los resultados anteriores y Tomando en consideracin los resultados anteriores y haciendo un anlisis de la distribuciones espaciales de los haciendo un anlisis de la distribuciones espaciales de los litotipos, resultan de manera visual ms coherentes los litotipos, resultan de manera visual ms coherentes los mtodos mtodos plurigaussianosplurigaussianos, y en particular el mtodo , y en particular el mtodo plurigaussianoplurigaussiano jerrquico.jerrquico.

Se aplic entonces a cada unidad litolgica el mtodo de Se aplic entonces a cada unidad litolgica el mtodo de simulacin estocstica simulacin estocstica plurigaussianoplurigaussiano con la regla de con la regla de litotipos jerrquica. litotipos jerrquica.

Posteriormente, se integr geomtricamente los resultados Posteriormente, se integr geomtricamente los resultados en el marco estructural del yacimiento obtenindose el en el marco estructural del yacimiento obtenindose el modelo de distribucin de litotipos en 3modelo de distribucin de litotipos en 3--D.D.

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Distribucin de litotipos: Seccin HorizontalDistribucin de litotipos: Seccin Horizontal

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Distribucin de litotipos: Seccin VerticalDistribucin de litotipos: Seccin Vertical

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MODELO PETROFSICOMODELO PETROFSICO

De manera correspondiente se obtuvieron los De manera correspondiente se obtuvieron los modelos de distribucin de propiedades modelos de distribucin de propiedades petrofsicas. petrofsicas.

La porosidad se obtuvo a partir de la simulacin La porosidad se obtuvo a partir de la simulacin estocstica Secuencial Gaussiana restringida por estocstica Secuencial Gaussiana restringida por la distribucin espacial de litotipos de manera la distribucin espacial de litotipos de manera que se reproduzcan las caractersticas que se reproduzcan las caractersticas estadsticas previamente inferidas en cada estadsticas previamente inferidas en cada unidad litolgica. unidad litolgica.

Mientras que la permeabilidad a su vez se Mientras que la permeabilidad a su vez se obtuvo a partir de la porosidad mediante una obtuvo a partir de la porosidad mediante una regresin lineal segn el litotipo y la unidad regresin lineal segn el litotipo y la unidad litolgica correspondiente.litolgica correspondiente.

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Distribucin de la porosidadDistribucin de la porosidad

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Distribucin de la porosidadDistribucin de la porosidad

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ConclusionesConclusiones

Mostrar las potencialidades que encierran Mostrar las potencialidades que encierran los modelos estoclos modelos estocsticossticos

Cuantificar de manera efectiva y realista la Cuantificar de manera efectiva y realista la distribucidistribucin de facies en yacimientos con n de facies en yacimientos con geologgeologa muy compleja como es el caso de a muy compleja como es el caso de los asociados con ambientes turbidlos asociados con ambientes turbidticos. ticos.

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Recomendaciones y trabajo futuroRecomendaciones y trabajo futuro

Integrar el modelo con la informaciIntegrar el modelo con la informacin n sssmica.smica.

Emplear atributos sEmplear atributos ssmicos: impedancia smicos: impedancia acacstica, coherencia, etc., stica, coherencia, etc., -- para delimitar cuerpos y para delimitar cuerpos y -- establecer proporciones de las facies.establecer proporciones de las facies.

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Referencias importantes:Referencias importantes: ConsentinoConsentino L., L., Integrated Reservoir StudiesIntegrated Reservoir Studies, ,

TECHNIP, 2001.TECHNIP, 2001. Christian Christian LantuejoulLantuejoul, , Geostatistical Simulation: Geostatistical Simulation:

Models and AlgorithmsModels and Algorithms, Springer , Springer VerlagVerlag, 2002. , 2002. Deutsch Clayton, Deutsch Clayton, Geostatistical Reservoir Geostatistical Reservoir

ModelingModeling, Oxford University Press, 2002. , Oxford University Press, 2002. DubruleDubrule Olivier, Olivier, GeostatisticsGeostatistics for Seismic Data for Seismic Data

Integration in Earth ModelsIntegration in Earth Models, EAGE, 2002., EAGE, 2002. Mohan Mohan KelkarKelkar and and GodofredoGodofredo PrezPrez, , Applied Applied

GeostatisticsGeostatistics for Reservoir Characterizationfor Reservoir Characterization, SPE, , SPE, 2002.2002.

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!!!Muchas Gracias!!!Muchas GraciasPor su AtenciPor su Atencinn

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