SEMINARIO DE INVESTIGACIÓN EN LA INTEGRACIÓN MULTIDISCIPLINARIA PARA LA
CARACTERIZACIÓN DE YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS
Rafael Junior Barrera ArrietaKaroll Waitila Caro Orjuela
Miguel Antonio Moreno SolerLuis Carlos Patiño Lagos
Luis Osvaldo Pérez Castellanos
SEMINARIO DE INVESTIGACIÓN EN LA INTEGRACIÓN MULTIDISCIPLINARIA PARA LA CARACTERIZACIÓN DE YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS
SEMINARIO DE INVESTIGACIÓN EN LA INTEGRACIÓN MULTIDISCIPLINARIA PARA LA
CARACTERIZACIÓN DE YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS
11ª CARACTERIZACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE YACIMIENTOS
Protocolante: Karol Waitila Caro OrjuelaRelator: Luis Carlos Patiño Lagos
Correlator : Luis Osvaldo Castellanos
Director: David Alfredo FuentesCo-Director: Francisco Velandia
Fecha: 06/02/2013
CARACTERIZACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE YACIMIENTOS
SEMINARIO DE INVESTIGACIÓN EN LA INTEGRACIÓN MULTIDISCIPLINARIA PARA LA CARACTERIZACIÓN DE YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS
CONTENIDO DEL SEMINARIO 1. ANÁLISIS DE CUENCAS SEDIMENTARIAS 1.1. Formación de cuencas sedimentarias (Tectónica - Geofísica) 1.2. Mecanismos de formación de cuencas sedimentarias (Geología Estructural - Geofísica) 1.3. Relleno de la cuenca sedimentaria (Sedimentología – Estratigrafía – Geoquímica)
2. SISTEMA PETROLÍFERO (O PETROLERO) 2.1. Concepto 2.2. Elementos del sistema (fuente, reservorio, carga, sello, trampa, eventos o timing) 2.3. Procesos del sistema (formación de estructuras, tectonoestratigrafía, maduración, generación-migración-acumulación, preservación. 2.4. Dimensiones espaciales del sistema (cartografía geológica – Estratigrafía) 2.5. Dimensión temporal del sistema (edad, momento crítico, procesos) 2.6. Identificación e investigación del sistema 2.7. Clasificación genética de los sistemas petrolíferos (Análisis de cuencas y geoquímica) 2.8. Sistemas no convencionales 2.9. Niveles de certeza 2.10. Análisis de riesgo del sistema petrolífero
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3. MODELO GEOLÓGICO O ESTÁTICO 3.1. Información geológica, geofísica y geoquímica: adquisición, procesamiento e interpretación. 3.2. Geología 3.4. Geoquímica 3.5. Integración e interpretación de información: Modelo Estático 4. CARACTERIZACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE YACIMIENTOS 4.1. Estudios integrados 4.2. Según tipo de fluidos 4.3. Recursos y reservas4.4. Yacimientos no convencionales 5. ANALISIS PETROFISICOS 5.1. Porosidad 5.2. Permeabilidad 5.3. Mojabilidad-humectabilidad 5.4. Presión capilar 5.5. Saturación 5.6. Tensión superficial o interfacial
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6. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DE YACIMIENTO 6.1. Densidad 6.2. Factores volumétricos 6.3. API 6.4. Gravedad especifica 6.5. Solubilidad 6.6. Análisis PVT 7. MODELADO Y SIMULACION DE YACIMIENTOS 7.1. Tipos de modelos 7.2. Modelo matemático de yacimientos 7.3. Simulación de yacimientos 7.4. Técnicas para la simulación 7.5. Herramientas necesarias para la simulación de yacimientos 7.6. Estudio de software utilizados en la simulación de yacimientos 7.7. Aplicaciones de simulación de yacimientos 8. CARACTERIZACION DE DATOS DE EXPLORACION APLICADO A CAMPO ESCUELA COLORADO 8.1. Obtención de datos concernientes a la exploración 8.2. Caracterización de datos de la exploración
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AGENDA1.PARAMETROS EVALUATIVOS DEL YACIMIENTO
2.ESTUDIOS INTEGRADOS Definición Para qué ?Estructura de un estudio integradoFases de un estudio. Tiempos. Costos. Productos• Fase I Auditoría datos disponibles • Fase II Caracterización de yacimientos• Fase III Simulación Numérica• Fase IV Planes de Explotación
Diagramas de fases Características de los fluidos Sistema de producción
3. TIPOS DE FLUIDOS
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4. CONCLUSIONES
5. BIBLIOGRAFIA
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EVALUACIÓN DEL YACIMIENTO
Modelo estático del yacimiento Modelo dinámico del yacimiento
Descripción del yacimiento
Propiedades Estáticas
Registros de pozo a hueco abierto
Descripción geológica
Geofísica de superficie y en pozo
CARACTERIZACIÓN DEL YACIMIENTO
Simulación del yacimiento
Propiedades Dinámicas
Registro de pozos a hueco revestido
Pruebas de formación
Estudios con trazadores
Análisis de corazón
Figura1:Mod.caracterizacion de yacimientos petrolíferos y su interrelación con las geociencias:Estado del arte;pag 15
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1. ESTUDIOS INTEGRADOS
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Para la Explotación se destacan cuatro procesos alineados directamente con la Creación de Valor del negocio de Producción : INSTALACIONES
DE INYECCION
PLANTAS
INSTALACIONES DE PRODUCCION
3,4
2
1
4.Operaciones de producción
3. Instalaciones 2.Construccion de pozos
1.Modelaje de los yacimientos
Condiciona los procesos aguas abajo del Macro proceso de Producción :
En Construcción de Pozos :Número de Pozos a perforar,
Tamaño tuberías de revestimiento,Diseño sistema Lodos de perforación,
Completación de pozos,Oportunidades de optimización : Multilaterales, Horizontales,
Altamente Inclinados
En Instalaciones:Plantas de compresión,
Estaciones de flujo,Plantas de Inyección
Medición.
En Operaciones de Producción:métodos de levantamiento,
Planes de inyección,Declinación de yacimientos
Manejo de fluidos indeseables,Adquisición de datos
Trabajos a pozos,Control de arena.
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DEFINICION:Análisis Interpretativo y multidisciplinario de un yacimiento, como una unidad geológica e hidráulica integral,
A fin de : describir su naturaleza y geometría; calificar y cuantificar propiedades de roca y fluidos, y establecer distribución y volúmenes recuperables de hidrocarburos
Integrando : aspectos estructurales, estratigráficos, sedimentológicos, petrofísicos y de fluidos, en un modelo único
Que permita : establecer un plan de explotación que garantice la máxima recuperación económica de sus reservas .
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?
Pozo seco !
Conocer el subsuelo............
• Reducir la incertidumbre en los planes de explotación
• Incrementar Reservas
• Maximizar el recobro final
• Minimizar declinación • Incrementar el % de éxito de las campañas de perforación y reparación de pozos.
Cuál es el objetivo ?
Alta complejidad geológica Bajos factores de recobro Altas tasas de declinación de producción Dificultad en mantener los niveles de Producción
Problemática actual
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Evolución de los Estudios
Estudios Aislados
70´s
Ingeniería Geología
MODELO: 2D
Estudios Secuenciales
80´s
Producción
YacimientosGeología Petrofísica
MODELO: 3D
90´s
Estudios Integrados
U..E.
ESTUDIOS DEYACIMIENTOS
Desarrollo de yacimientos Producción Infraestructura
Petrof
Ings
GeofGeol
Sedim
MODELO: 4D
2000 -2013
Estudios Integradoscon decisiones en tiempo real
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ETAPAS DE UN ESTUDIO INTEGRADOFASE I FASE II FASE III FASE IV
DatosCaracterización Simulación Gerencia
Modelo estático
Modelo dinámico
Modelo de datos validados del Proyecto
ModelodeNegocio
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• Revisión de estudios
previos
• Detección de necesidades
adicionales de
información
• Conociendo naturaleza y
complejidades
determinar
alcance de Fase II
• Identificación de
oportunidades
inmediatas.
• Base de datos del
proyecto
FASE I
ETAPAS DE UN ESTUDIO INTEGRADO
Datos
Conversión
Adquisición
Recolección
Inventario
Análisis
Validación
Arquitectura Petrofísicos Fluidos Históricos
Modelo de datos
Sísmicosgeológicos
Perfilesnúcleos
P.V.TMuestras
Pruebas de pozos
Producción Inyección
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Modelo Estructural
VLG3707VLG3707 VLG3715VLG3
715
VLG 3726VLG3726
VLG3724
VLG 3724
VLG 3721
Modelo Estratigráfico
Modelo Sedimentológico
Modelo Petrofísico
Modelo de Fluidos
• ANALISIS DE FLUIDOS
• PROPIEDADES P.V.T.
• PERMEABILIDADES RELATIVAS
• PRESIONES CAPILARES
• CONTACTOS INICIALES DE FLUIDOS
•CALCULO POES/GOES y RESERVAS
• ANALISIS DE FLUIDOS
• PROPIEDADES P.V.T.
• PERMEABILIDADES RELATIVAS
• PRESIONES CAPILARES
• CONTACTOS INICIALES DE FLUIDOS
•CALCULO POES/GOES y RESERVAS
SYNTOOL, SEISWORKS, SYNTHETIC,CHARISMA SGMA, LOCACE,GEOSECTDQ, GEODEPTH,INDEPTHZ-MAP, CPS-3
HERRAMIENTAS
RECALL, PRISM,PETROWORKSSTRATLOG
TERRASCIENCEAPPLE COREIRAP-RMS
STRATWORKS,
PVTPACKOFMPAN-SYSTEMSAPHIRWELL-TEST 200MBALPROSPER
FASE II
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Poblar espacialmente los volúmenes interpozosinterpolando la información puntual.............GEO-ESTADISTICAMENTE !
x
y
z
NSS3 Arenisca grano grueso
S11 Arenisca grano medio
S2 Arenisca grano fino
S2 L, H 0-50 mD
50-100 mD
100-150 mD
150-200 mD
VIII
VII
VI
V
IV
VIII
VII
VI
V
IV
SIMULACIÓN ESTOCASTICA
VIII
VIIVI
V
IV
12345678910
11
MODELO “ESCALADO”
FACIES
Kx
Modelo Geoestadístico
Modelo GeomecánicoAnálisis de los esfuerzosgeo-mecánicos actuando sobre el yacimiento
Análisis de los esfuerzosgeo-mecánicos actuando sobre el yacimiento
Prevenirinestabilidad estática o dinámica de la formación
Prevenirinestabilidad estática o dinámica de la formación
FASE II FASE II
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FASE II Caracterización.........
RELACIÓN DE PRESIONES VS FR
0
20
40
60
80
100
0 10 20 30 40 50 60
FR (%)
R
ela
ción
Py/
Pi (%
)
.
EXPANSIÓN DE LA ROCA
GAS EN SOLUCIÓN
EXPANSIÓN CAPA DE GAS
EMPUJE HIDRAULICO
Mecanismos de producción
SEGREGACION GRAVITACIONAL
El mecanismo de producción de un yacimientoes determinante en los factores de recobro.
Modelo de Comportamiento
Analiza historias de Producción e Inyección.Pruebas de Producción.Pruebas de Presión.Balance de Materiales.Evalúa mecanismos de Producción.
(% AyS)
1996
AGUA
0
200
400
600
0
20
40
60
80
1966 1976 1986
(MBD)
PETRÓLEO
% AyS
Proyectos de Iny. Agua
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VISUALIZACION
Permite ......El análisis de tendenciasespaciales de propiedades.
Un mejor entendimiento del yacimiento por parte del equipo multidisciplinario
Visualización es la mejor manera de integrar, validar y
analizar la información integrada en 3D.
La dinámica de los yacimientos es
extraordinariamente compleja
Es una necesidad vital para el diseño, monitoreo, control y soporte de decisiones
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.... Por qué Simulación ?FASE III
MétodoVolumétrico
Curvas deDeclinación
Balance de Materiales
Modelo de Simulación
Datos requeridos
De RocasDe FluidosDe PozosProd/InyPresiónes
Por,SatPVT
NoNo
Por, Sat,K,CePVT
Por,Sat,K,Ce,PcPVT
NoNo
NoSólo Prod.
I.P.--> Qo vs tSI SI
No No SI SI
- Certidumbre +Productos/Confiabilidad
POES/GOESF. RecobroQo vs t / Confiab.Presión vs t
SI / OptimisSi--> corr.
NOSI / Poca
SI / RazonableSI / Buena
SI / BuenaSI / Muy Buena
NONO
SI / PocaNO
SI -> I.P./ RznbleSI
SI / BuenaSI
Aplicabilidad /Confiabilidad
Anal.Producción SI / Razonable SI / Razonable SI / Buena SI / Muy Buena
Homogeneo Heterogeneo
Comparación de técnicas para el análisis de comportamiento y estimación de reservas
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ETAPAS DE UN ESTUDIO INTEGRADO
FASE III Simulación DinámicaFase II
REALIZAR PREDICCIONES
REALIZAR COTEJO HISTÓRICO DE PRODUCCIÓN
SELECCIÓN DELSIMULADOR
CARGA DE DATOS
ELEMENTOS DE SIMETRÍA
INICIALIZACIÓNDEL MODELO
MODELO ENEQUILIBRIO
nosi
AJUSTADATOS BASICOSSISTEMAROCA-FLUIDOS
Geo-Ingeniería
Incorpora todos los modelos generados en las fases anteriores en 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.
ECLIPSE/ ATHOS / VIP FALCON/ STARSTHERM
OFM / SCHEDULEGRID / GRAFSIMVIEW
RT-VIEW / ACTRISGRAF / SIMVIEW
Auxiliares
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Cuando se Debe Modelar ?
GIGO => Garbage In , Garbage Out Se tiene Información
Suficiente ? La Información es de Calidad ?
ASPECTOS DE ATENCION Debemos tener claro el objetivo;
cuáles
incognitas necesitamos resolver ? Adaptación de datos para ajuste de
historia es crucial y debe ser realista.
FASE III SimulaciónModeloPREGUNTAS QUE SE PUEDEN RESPONDER
CON SIMULACIÓN :
Cómo desarrollar y producir un campo para maximizar el recobro Económico de reservas. Dónde y cuándo perforar los pozos.Cuál es el mejor esquema de Recuperación adicional : No. de inyectores, inyección por arreglos o periférica, tasas de inyección y producción. Cómo y cuándo debe implementarse.Porqué no se está comportando el yacimiento como se había pronosticado. Cómo se puede mejorar.Cuáles son los parámetros críticos en la aplicación de un esquema de recobro particular?
Cuál es el mejor esquema de completación de pozos? De qué porción del yacimiento proviene la producción ?
Qué tan sellantes son las fallas y las barreras de permeabilidad observadas.
ImportanteHerramientade Gerencia y planificación
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FASE IV Planificación y Gerencia
Elaborar Estrategias de ExplotaciónElaborar Estrategias de Explotación
Inversiones de Capital
Maximizarel Valor
N
Desarrollo Primario , Secundario, Terciario ?.Cambio de esquemas de explotación.Cambio de patrones de Inyección.Necesidades de Nuevas tecnologías.Espaciamiento óptimo. Número de pozos.
CONOCIENDO LA REALIDAD DEL SUBSUELODISEÑAMOS PLANES DE ACCIÓN :
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Máxima Creación de Valor
Estrategias para maximizar el recobro
Escenarios dePrecios
Escenarios deProducción
Estructura de Costos
Estructura deImpuestos
FASE IVPLANIFICACIÓN Y GERENCIA
Modelo de
Negocio
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0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7
DISTRIBUCION DE ESFUERZOS POR DISCIPLINA
MODELOESTRUC
MODELOESTRAT
MODELOSEDIM
MODELOPETROF
MODELOFLUIDOS
MODELOSIMULACION
15 % 20 % 10 % 15 % 25 % 15 %
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Figura 2. Clasificación de los Tipos de Yacimientos. Fuente: McCain Jr, W.D "Chemical Composition Determines Behavior of Reservoir Fluids". Paper
Reservoir Management.
Una de las maneras más eficientes y comunes para clasificar los tipos de yacimientos es mediante Diagramas de Fases. En estos diagramas es posible analizar el comportamiento del yacimiento de acuerdo al tipo de fluido que este contenga.
CLASIFICACIÓN DE YACIMIENTOS Cinco Tipos de Fluidos en Yacimiento
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LÍQUIDOS
Black oil
• Como aceite en yacimiento
Aceite volatil
• Como aceite en yacimiento
GASES - GAS NATURAL
Gas Seco• Condensado producido < 3 STB/MMSCF
Gas Húmedo• Condensado constante• No condensa en el yacimiento
Gas Retrogrado• Condensa en el yacimiento• Condensado producido
variable Gas dulce• No contiene sulfuro de
hidrógenoGas ácido
• Contiene sulfuro de hidrógeno
Tipos de fluidos
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DIAGRAMAS DE FASES: Aceite Negro
YacimientosFigura 3. Diagrama de Fase Típico para un Aceite Negro. Fuente: McCainJr, W.D "Chemical Composition Determines Behavior of
Reservoir Fluids". Paper Reservoir Management..
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Yacimientos deAceite Negro
• Variedad de especies quimicas que incluyen moleculas grandes ,pesadas
y no volatiles.
• Lineas isovolumetricas uniformemente espaciadas.
• GOR menor 2000 pcs/STB; API menor a 45
• De color negro por compuestos pesados.pero puede ser marron o
verduzco.
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DIAGRAMAS DE FASES Aceite Volátil
YacimientosFigura 4. Diagrama de Fase Típico para un Aceite Volátil.Fuente: McCain Jr, W.D “Chemical Composition Determines
Behavior of Reservoir Fluids”. Paper Reservoir Management..
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YACIMIENTOS DE PETRÓLEO VOLÁTIL
• La mezcla de hidrocarburos se encuentra en fase líquida en el yacimiento y en dos fases en superficie
• Temperatura del yacimiento ligeramente menor que la crítica
• El agotamiento isotérmico de presión produce alto encogimiento del crudo (hasta 45%)
• El gas liberado puede ser del tipo Gas Condensado
• % C7+ > 12.5
• % C1 < 60
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DIAGRAMAS DE FASES Gas Retrogrado
YacimientosFigura 5. Diagrama de Fase Típico para un Gas Retrogrado.Fuente: McCain Jr, W.D “Chemical Composition Determines Behavior of Reservoir Fluids”. Paper Reservoir Management.
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YACIMIENTOS DE GAS CONDENSADO
• Gas en el yacimiento
• Muy pocos HC´S pesados
• Dos fases en superficie
• Presenta condensación retrógrada
• Tc<Ty<Tcdt
• °API > 40 - 45°
• % C1 > 60
• % C7+ < 12.5
• Ligeramente coloreado - Amarillo claro
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YacimientosFigura 6. Diagrama de Fase Típico para un Gas Húmedo.Fuente: McCain Jr, W.D “Chemical Composition Determines Behavior of Reservoir Fluids”. Paper Reservoir Management.
DIAGRAMAS DE FASES Gas Húmedo
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YACIMIENTOS DE GAS HÚMEDO
• Gas en el yacimiento
• Dos fases en superficie
• No presenta condensación retrógrada
• RGL > 15000 PCN/BN (Regularmente: 50-100 MPC/BN)
• Contenido de Líquido < 30 BN/MMPCN
• °API > 60° (Líquido proveniente del Gas)
• Líquido de tanque: IncoloroSEMINARIO DE INVESTIGACIÓN EN LA INTEGRACIÓN MULTIDISCIPLINARIA PARA LA
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YacimientosFigura 7. Diagrama de Fase Típico para un Gas Seco.Fuente: McCain Jr, W.D “Chemical Composition Determines Behavior of Reservoir Fluids”. Paper Reservoir Management.
DIAGRAMAS DE FASES Gas Seco
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YACIMIENTOS DE GAS SECO
• La mezcla de hidrocarburos permanece en fase gaseosa a condiciones
de yacimiento y superficie
• Temperatura del yacimiento muy superior a la cricondentérmica
• Contenido de C1>90% y C5+<1%
• Solo a temperaturas criogénicas (<-100°F) se puede obtener cierta
cantidad de líquidos de estos gases
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CLASIFICACION DE YACIMIENTOS
YacimientosFigura 8.Clasificacion de yacimientos de acuerdo al estado de los fluidos.Fundamentos de ingenieria de yacimientos-Freddy H. Escobar, Ph.D.
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Esquema de Producción
Grafico; Esquema de producciónFUENTE: Facilidades de Superficie Ing Erik Giovany Montes Páez.
Campo colorado
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CONCLUSIONES • Los estudios Integrados son necesarios para poder optimizar el recobro
económico de las reservas de un yacimiento y para asegurar una máxima creación de valor en el macro proceso de explotación. A Mejor Descripción ......... Mayor recobro.
• EL trabajo multidisciplinario y en equipo es fundamental para garantizar la solidez de un modelo de yacimientos : El modelo debe ser validado y estructurado por consenso técnico. Cada fase o etapa valida la anterior. No es una proceso LINEAL.
• Se requieren recursos altamente especializados y personal debidamente adiestrado para cumplir eficientemente esta tarea. Es necesario establecer una plan de acción sostenido para el fortalecimiento y Mantenimiento de las pericias claves. Se requiere de una actualización continua para no caer en obsolescencia.
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• Los estudios Integrados no son infalibles. 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 actualización permanente, asociado al proceso de “Monitoreo” y control de yacimientos.
• Se hace necesario profundizar en la captura de datos 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 pueden derivar del mismo. El estudio más costoso es el que no se hace. Comparativamente, cada estudio equivale al costo de un sólo pozo promedio.
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CAVY
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BIBLIOGRAFIA
McCainJr,W.DyHolditchS.A&Associates“ChemicalCompositionDeterminesBehaviorofReservoirFluids”.PaperReservoirManagement.PetroleumEngineeringInternational.October1993.CollegeStation,Texas.GonzaloRojas,IngenieríadeYacimientosdeGasCondensado,2daEdición,Mayo2005BradGougeandBobWagner,PetroleumReserves,2009SPEShortCoursesSeries,NewOrleans,Lou,Oct–2009Enlace:http://yacimientosdepetroleo.blogspot.com/2009/03/clasificacion-de-los-yacimientos-en.htmlEnlace:http://weblogs.madrimasd.orgEnlace:www.peptec.com
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Gracias !SEMINARIO DE INVESTIGACIÓN EN LA INTEGRACIÓN MULTIDISCIPLINARIA PARA LA
CARACTERIZACIÓN DE YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS