DE PETRÓLEO Campo da Invenção

[0001] A invenção em questão funciona como uma visão disruptiva da abordagem clássica do mapa de HPHISO como ferramenta de pós- processamento de simulações de reservatório, visando a indicação mais explícita e eficiente de regiões subdrenadas e com o potencial para otimização de malha de drenagem. A abordagem clássica é composta pelo produto das grandezas espessura (H), porosidade (PHI) e saturação de óleo (SO), muito utilizada no cotidiano dos engenheiros de reservatório, em especial para posicionamento de poços e definição de malhas e estratégias de drenagem dos campos. A análise crítica do HPHISO (ou HPHISO móvel) no fim do período considerado para produção (término do contrato de concessão, período de vigência de contratos de afretamento, cortes económicos, ou outros) também costuma ser aplicada em grupos externos de avaliação, com objetivo de identificar regiões mal drenadas e avaliação da eficiência da malha e estratégia proposta.

Descrição do Estado da Técnica

[0002] A análise crítica do HPHISO (ou HPHISO móvel) no longo tempo por si só não é capaz de representar por completo a qualidade de drenagem de uma malha e ou de regiões potenciais para projetos complementares ou otimizações de malha. Isso se dá uma vez que o óleo não drenado indicado no modelo tem três origens distintas:

1 . Quando em regiões de boa porosidade e espessura (e consequentemente bom HPHISO) porém com transmissibilidades baixas. Muitas vezes tais características surgem após ajustes no modelo de fluxo, que penalizam a transmissibilidade de certas regiões, apesar de não alterar a porosidade; 2. Quando ainda móvel, porém na região da curva de permeabilidade relativa onde o incremento da eficiência de deslocamento por volume poroso injetado é muito pequena. Esse tipo de característica usualmente surge em áreas do reservatório com maior volume de óleo Irt place (VOIP), e que, mesmo após circulação de grandes volumes injetados ainda não se atingiu o limite do Sor (saturação de óleo residual). Nesses casos é comum observarmos fatores de recuperação elevados, apesar do grande volume indicado no mapa de HPHISO no longo tempo;

3. Quando em regiões de boa transmissibilidade, porém mal drenadas por ineficiência da malha ou do método de explotação. Regiões identificadas com essas características devem ser os alvos de qualquer análise crítica sobre qualidade de drenagem e identificação de oportunidades para otimização das malhas.

[0003] O documento CN104453834A revela um método para otimizar a relação entre injeção e produção em uma malha de drenagem, a partir de ferramentas de modelagem geológica especifica para o objetivo e ferramentas de otimização e maximização.

[0004] Ao contrário de CN104453834A, a proposta aqui não foi desenvolvida como uma metodologia de modelagem com otimização, mas sim como uma metodologia de pós-processamento de simulações de fluxo de reservatório, permitindo com que o usuário identifique regiões do campo em questão que não tenha sido adequadamente varrido pela malha de drenagem ao qual o campo foi submetido.

Descrição Resumida da Invenção

[0005] A invenção apresenta uma metodologia para a avaliação da eficiência de drenagem da malha de drenagem proposta, identificando as regiões mal drenadas e que são candidatas a implantação de projetos complementares ou serem alvo de otimizações nas malhas de drenagem. Além disso a invenção permite de avaliar qualitativamente o efeito de drenagem de um campo com diferente número de poços e unidades e por fim avaliar comparativamente a qualidade da drenagem de diferentes reservatórios, observando assim oportunidades de otimização de gerenciamento da produção, como acionamento de diferentes válvulas de completação inteligente, mudança das estratégias de rateio de injeção, entre outras.

Breve Descrição dos Desenhos

[0006] A presente invenção será descrita com mais detalhes a seguir, com referência às figuras em anexo que, de uma forma esquemática e não limitativa do escopo inventivo, representam exemplos de realização da mesma. Da figura 1 até 12 temos o workflow da metodologia proposta, conforme abaixo:

- A Figura 1 ilustra o filtro de qualidade permoporosa (transmissibilidade);

- A Figura 2 ilustra o gráfico FR teórico vs. fluxo fracionário, identificando a saturação de óleo móvel económico.

- A Figura 3 ilustra o filtro de qualidade de varrido;

- A Figura 4 ilustra o mapa de volume poroso acima do COA.

- A Figura 5 ilustra o mapa de transmissibilidade (equação 3).

- A Figura 6 ilustra o mapa de do filtro de transmissibilidade (filtroKH) aplicado (equação 4).

- A Figura 7 ilustra o mapa médio do filtro de transmissibilidade (equação 5).

- A Figura 8 ilustra o mapa de FR por célula (equação 6).

-A Figura 9 ilustra o mapa de FR médio ao longo da coluna k (dado pela equação

7).

- A Figura 10 ilustra o mapa de filtro de qualidade de varrido (filtroFR) (equação

8).

- A Figura 11 ilustra o mapa de HPHISO móvel (equação 9).

- A Figura 12 ilustra o mapa de HPHISO móvel Filtrado, que é o produto final dessa invenção (equação 10). Da figura 13 em diante são apresentados os cenários de apiicação da metodologia proposta frente a abordagem tradicional para apresentar o valor que a mesma pode agregar

- A Figura 13 ilustra o mapa de HPHISO móvel antes do início da produção do campo sintético Pituba.

- A Figura 14 ilustra a malha de drenagem sobre mapa de HPHISO móvel da figura 13.

- A Figura 15 ilustra a malha de drenagem sobre mapa de HPHISO móvel em após 27 anos de produção do campo a partir da malha de drenagem da figura 14.

- A Figura 16 ilustra a malha de drenagem com o adicional de 3 poços de adensamento de malha posicionados nas melhores locações segundo a metodologia tradicional do HPHISO - Paltl , Palt2 e Palt3.

- A Figura 17 ilustra o ganho de curva de produção e FR devido a adição dos 3 poços de adensamento conforme metodologia tradicional (figura 16).

- A Figura 18 ilustra a malha de drenagem original sobre o mapa de HPHISO móvel filtrado após 27 anos de produção.

- A Figura 19 ilustra a malha de drenagem com o adicional de 3 poços de adensamento de malha posicionados nas melhores locações segundo a metodologia proposta por essa invenção - Ptestl , Ptest2 e Ptest3.

- A Figura 20 ilustra o ganho de curva de produção e FR devido a adição dos 3 poços de adensamento conforme metodologia proposta (figura 19) frente a malha original e a malha da figura 16.

- A Figura 21 ilustra o mapa de HPHISO móvel filtrado da malha adensada da figura 19 após 27 anos de produção, indicando que ainda há áreas mal drenadas que poderiam ser oportunidades futuras de adensamento.

- A Figura 22 ilustra todo o fluxo de atividades da metodologia proposta. Descrição Detalhada da Invenção

[0007] O principal caráter inventivo da metodologia em questão é trazer o conceito de adicionar filtros sobre o tradicional mapa de HPHISO de forma a expurgar regiões que surjam como de elevado volume de óleo residual e/ou áreas que apresentem elevadas porosidades, porém baixas permeabilidades, reduzindo a capacidade de drenagem do mesmo. Os filtros inventados foram filtro de transmissibilidade de reservatório e filtro de qualidade de varrido. Tais filtros funcionarão reduzindo o peso de regiões de óleo remanescente identificados como origem 1 e 2, destacando mais as regiões de origem 3. Essa invenção pode ser aplicada em qualquer tipo de reservatório, seja carbonáticos ou siliciclásticos.

[0008] O filtro de transmissibilidade foi proposto para descaracterizar o óleo remanescente em 2 cenários que podem surgir para qualquer campo que se esteja trabalhando: (i) reservatórios naturalmente porosos, porém com baixo nível de permeabilidade, tornando a drenagem dessa região muito prejudicada e (ii) regiões do reservatório que são tidas como porosas cuja permeabilidade é penalizada durante o processo de ajuste de histórico.

[0009] Assim o filtro é aplicado de forma simples, definindo-se que se a transmissibilidade da célula, dada pela equação (3), for inferior a um dado limite (definido pelo usuário) todo o óleo é zerado para o mapa de HPHISO filtrado. [0010] O filtro é aplicado em cada célula do grid e, posteriormente, o mesmo é integrado na profundidade, gerando um valor médio ao longo do reservatório definido pelo usuário. Da mesma forma o usuário também é responsável por definir o valor de kh tal que não deveremos ter escoamento de fluidos, figura 1 . [0011] Já filtro de qualidade de varrido tem o propósito de penalizar aquelas regiões que apresentam nível de recuperação de óleo superior a um determinado corte, a ser definido pelo usuário. Esse filtro se faz necessário pois o perfil de fator de recuperação microscópico face o fluxo fracionário de água tem um perfil assintótico, de forma que a partir de um determinado nível de fluxo de recuperação FR o crescimento marginal do mesmo com relação aos volumes injetados é muito pequeno, ou seja, para aumentarmos o FR entre o vaior crítico e o FR máximo teórico seria necessária a injeção de um número inviável de volumes porosos. Ao atingirmos o FR crítico devemos ter uma saturação de óleo mínima económica, porém superior a saturação de óleo residual.

[0012] Como base comparativa com o campo de Pituba, o gráfico da figura 2 indica a evolução do fluxo de recuperação teórico (FRt) com o fluxo fracionário de água (fw). Nota-se que enquanto fw é inferior ao 80% o FRt é constante e igual a 30%. A partir desse ponto (considerado fw no breakthough) o FRt cresce de forma desacelerada (derivada segunda negativa), até atingir FRt = 57%, quando o fw atingir 100%. Esse ponto é considerado o FRt máximo. Ou seja, a partir do ponto crítico produz-se cada vez mais água para cada unidade de óleo produzida, o que reduziria expressivamente o potencial de aumento de recuperação ao se aumentar a taxa de drenagem daquela região.

[0013] Caberá ao usuário definir qual o valor limite aceitável para o fator de recuperação teórico (FRt) de corte. Como no pós-processamento só é possível avaliar o fator de recuperação absoluto (FR absoluto) dentro desse valor de corte estará sendo considerada a eficiência de varrido. Ou seja, caso a eficiência de varrido seja baixa naturalmente o FR observado também o será, de forma que o filtro aplicará valores elevados, conforme podemos ver no gráfico da figura 3. Esse fator dependerá, dentre outros, do tipo de rocha, mineralogia, escala do modelo, molhabilidade do reservatório, etc.

[0014] O filtro de qualidade de varrido (ou filtroFR) é calculado a partir da estimativa do FR célula a célula (equação 6). Como há uma variabilidade significativa no FR por região do reservatório, devidos heterogeneidades) se aplica a média do FR ao longo da coluna (equação 7) para, enfim, aplicar o filtro, dado pela equação 8. A mesma utiliza o FR limite como entrada. Ressalto que pode ser necessário truncar os valores máximo e mínimo do filtro de FR como 1 ,0 e 0,0, respectivamente.

[0015] A seguir apresenta-se todo o fluxo lógico da metodologia que está sendo proposta. A mesa está consolidada na Figura 21 . [0016] Serão fornecidas 4 informações base para a metodologia: a. Corte de Transmissibilidade ( khCorte ); b. Corte de Recuperação ( frCorte ); c. Camada de Topo do Reservatório Avaliado {kTopo)] d. Camada de Base do Reservatório Avaliado ( kBase ).

[0017] Calcular e distribuir no campo a propriedade de volume poroso acima do COA (BLOCKPVOL acima do COA):

BLOCKVOL _ijk = H _ijk * NTG _ijk * PHI _ijk (2)

[0018] Calcular transmissibilidade em cada célula do modelo:

[0019] Aplicar filtro de transmissibilidade em cada célula do modelo:

[0020] Calcular média ponderada do filtro de transmissibilidade calculado por (4)pelo BVPacimaCOA entre o kBase e o kTopo (ao longo do k):

[0021] Calcular FR célula a célula dentro do reservatório: [0022] Calcular a média ponderada da propriedade FRcc por BVPacimaCOA entre o kBase e o kTopo (ao longo do k):

[0023] Calcular filtro de varrido aplicado sobre a propriedade ponderada FRmedio:

[0024] Calcular o HPHISO móvel integrado ao longo da colune entre kBase e o kTopo (ao longo do k):

[0025] Produto entre filtroKH, filtroFR e HPHISOm, gerando o mapa o Mapa de Qualidade como Indicadores de Regiões Sub-Drenadas e de Potencial para Otimização de Malha, que é a invenção em si:

[0026] Para exemplificação do método apresentado foi utilizado um modelo sintético de fluxo, denominado de Pituba. O mesmo foi trabalhado com uma malha de drenagem com 8 produtores e 7 injetores, e um conceito de injeção de borda (que tenderia a maximizar a recuperação).

[0027] O modelo é composto por 85.905 células, entre ativas e inativa, com apenas 23 camadas, cada uma de não mais que 7 metros. O VOIP total do modelo é de 705,9 MM bbl (776,5 MM boe), com óleo de média viscosidade (entre 1 ,75 e 2,0 cp) e baixa razão de solubilidade (cerca de 100 m3/m3). O campo representado também é raso, com pressão original em 305 kgf/cm2. [0028] O conceito basal da malha de drenagem original foi de utilizar 8 produtores distribuídos ao longo do alto estrutural e 7 injetores posicionados nos flancos, conferindo uma injeção periférica. A malha em questão é representada na figura 14. Assume-se como período de vida produtiva do campo um total de 27 anos.

[0029] A aplicação do método proposto, conforme apresentado anteriormente, teria a capacidade de identificar apenas as regiões com bom potencial para produção e que não foram exploradas com a malha atual, conforme figura 18.

[0030] Através da figura 18 fica claro que toda a região mais a NE do campo está muito melhor drenada do que a região mais a SW, embora isso não fique tão claro pelo mapa de HPHISO móvel. Assim essa região surgiria como região potencial para locação de outros poços (projetos complementares por exemplo) e assim maximizar a recuperação do campo. Foi feito um exercício de aumentar a malha para 11 produtores, mantendo os 7 injetores originais de 2 formas distintas: (1 ) através do método tradicional - mapa de HPHISO ao fim dos 27 anos de produção e (2) aplicando a metodologia proposta dos filtros.

[0031] A primeira abordagem encontra-se na figura 16, com os produtores adicionais posicionados e nomeados de “Paltl1, “Palt2” e Palt3” a partir do tradicional mapa de HPHISO móvel. Tal malha será chamada de Malha Adensada 1 e tem os 3 poços em questão posicionamentos basicamente na região de maior volume original de óleo do campo.

[0032] Conforme ilustrado na figura 17, a variação da curva de produção do campo entre a malha original e a malha adensada 1 gerou um aumento de FR dar ordem de 0,5% (18,8% para 19,3%), ou seja, 0,17% por poço, o que é um resultado pouco expressivo dado o HPHISO móvel ainda não drenado pela malha original (figura 16).

[0033] Observando-se o mapa de HPHISO móvel filtrado (metodologia proposta), no entanto, observamos que outras regiões não destacadas na figura 16 surgem como áreas de maior potencial para posicionamento de novos poços. A partir desse mapa (figura 18) foram aiocados mais 3 poços produtores, denominados “Ptest1”, “Ptest2” e “Ptest3”. A essa malha se denominou Malha Adensada 2.

[0034] Ao contrário dos resultados da malha adensada 1 os ganhos de recuperação no campos foram muito expressivos, com os 3 poços em questão garantindo um aumento de 1 ,8% no FR em relação a original (18,8% para 20,6%) e 1 ,3% em relação ao escopo da malha adensada 1 (19,3% para 20,6%). Quando comparado com a malha adensada 1 o resultado é ainda mais expressivo pois, com o mesmo investimento pode-se obter um resultado de +0,5% de FR ou +1 ,8% de FR, a depender da utilização da metodologia de pós- processamento que se utiliza. Em termos de produção atualizada o adicional de 3 poços conforme metodologia proposta gerou um aumento de 14%, ou 8 MM bbl atualizados.

[0035] Já o mapa de HPHISO filtrado da figura 19, indicando a qualidade da drenagem do campo após as mudanças supracitadas seguem abaixo. Notem que apesar do adensamento de malha ainda há regiões de óleo mal drenado, e que teriam potencial para aumentar ainda mais o FR do campo. De qualquer forma a evolução da qualidade de drenagem do campo é notória, e, apesar de o mapa de HPHISO móvel indicar um grande volume de óleo móvel ainda não drenado, o mapa de qualidade proposto indica que a drenagem do campo está eficiente e há poucas novas oportunidades de otimização.

[0036] Conforme é indicado no mapa da figura 20, os 3 poços estão locados em regiões de maior HPHISO móvel, sem que, no entanto, fosse avaliado o nível de drenagem das regiões da jazida. Vejam abaixo os 3 novos poços sobre o mapa de HPHISO móvel filtrado. O mesmo indica claramente que o varrido nessas posições já era muito elevado, de forma o posicionamento dos mesmos nessas locações não deveria trazer ganho na recuperação.

[0037] A percepção é confirmada através dos resultados de avaliação dessa nova malha, de 11 produtores e 7 injetores, com os 3 poços adicionais posicionados nessas locações. Apesar de o adensamento de malha produzir uma antecipação de produção, a exempio do Malha Adensada 1 , não há o mesmo ganho na recuperação como apreciado no caso anterior. Isso já era esperado pois, como mostrado no mapa filtrado, os poços estão em pontos onde o HPHISO filtrado após 27 anos de produção já praticamente não indica a presença de óleo.

[0038] A tabela a seguir indica o resumo dos ganhos associados ao aumento do escopo com locações definidas através do método tradicional (HPHISO móvel) e do método proposto (HPHISO móvel filtrado).