Orientador: Denis José Schiozer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-23T09:23:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carron_AndreLeite_M.pdf: 8033279 bytes, checksum: a18ba3ff68a3708a51f85eb0d5a69d3c (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Quando um campo de petróleo desenvolvido atinge uma ou mais limitações de produção, muitas vezes é necessário considerar o aumento da capacidade de produção, adequando as instalações à nova realidade. Entretanto, antes de tomar a decisão, uma avaliação do comportamento futuro dos poços e consequente revisão de operações são recomendadas. A identificação de como cada um deles contribui para o campo é importante para melhorar a estratégia de explotação. Este trabalho apresenta uma metodologia para melhorar a recuperação de petróleo e indicadores econômicos para campos desenvolvidos, baseada principalmente na integração de modelagem de reservatório e instalações de produção permitindo um melhor equilíbrio de fluidos de produção e injeção. Mapas de qualidade, simulação numérica, identificação de linhas de fluxo e técnicas de otimização foram utilizados para melhorar a estratégia de explotação desses campos de petróleo. Mapas de qualidade são úteis para indicar regiões potenciais e a simulação por linhas de fluxo quantifica a relação entre produtores e injetores. O desempenho dos poços (produtores e injetores) são calculados através da simulação numérica permitindo ordená-los, a fim de aplicar um processo de otimização em que as ações de cada par produtor-injetor são tomadas simultaneamente para acelerar o processo. Foi desenvolvida uma metodologia aplicada a um modelo de reservatório, onde se obteve um maior valor presente líquido, aumento da produção de óleo e gás, juntamente com a menor produção de água. Também foi possível testar a capacidade de produção de água aumentada. A metodologia mostra-se aplicável a reservatórios que operam em cenários de limitações de produção, indicando que o simples aumento da capacidade nem sempre é a única ou a melhor solução, devendo ser colocado num contexto mais amplo. Além disso, a aplicação da metodologia é suficientemente rápida para ser testada de forma contínua na avaliação dos reservatórios desenvolvidos / Abstract: When a developed oil field reaches one or more production constraints, in many cases it is necessary to consider increasing this limit considering updated conditions. Before making the decision, an evaluation of wells future behavior and consequent operation changes are recommended. The identification of how each well is contributing to the field is important to change production strategy and to make better use of facilities. This work shows a methodology to improve oil recovery and economic indicators of developed fields based mainly on the integration of reservoir modeling and production facilities allowing a better balance of production and injection fluids. Quality map, streamlines identification, numerical simulation and optimization techniques were used to improve the production strategy of these oil fields. Quality maps are useful to indicate potential regions and streamline simulation quantifies relation between producers and injectors wells. Wells (producers and injectors) performance are calculated with numerical simulation and used to rank wells in order to apply actions that yield to an optimization process where changes on each producer-injector pair are taken simultaneously to speed up the process. It was developed a methodology which was applied to a reservoir model where it was obtained a higher net present value, oil and gas production along with lower water production; it also allowed testing increased production capacity. The presented methodology is applicable to reservoirs operating under production constraints scenarios, indicating that increasing of capacity is not always the better solution and it should be placed in a broader context of optimization. Furthermore, it is fast enough to be tested continuously in the evaluation of developed reservoirs / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Denis José Schiozer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-20T09:36:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amorim_TiagoCorreadeAraujode_M.pdf: 4242638 bytes, checksum: ee3e013b28b778de1cc0439d48dd044b (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Uma análise adequada dos riscos de um estudo de desenvolvimento de um campo de petróleo pode exigir um grande número de simulações de fluxo, o que pode levar a tempo de máquina considerável. Algumas técnicas foram desenvolvidas para reduzir o número de corridas, como o planejamento experimental com superfície de resposta. Um problema geralmente associado a estas técnicas é a menor confiabilidade associada a problemas complexos e a pouca flexibilidade a alterações nas variáveis de incerteza. Uma alternativa é proposta neste trabalho com do uso de modelos de simulação substitutos rápidos que geram resultados semelhantes ao modelo completo. O modelo de simulação substituto tem os mesmos dados que o modelo de simulação de completo, mas a malha de simulação é muito mais grosseira. Os parâmetros da nova malha de simulação são ajustados automaticamente com um algoritmo de otimização numérica, minimizando a diferença entre as respostas dos modelos completo e substituto. Modelos de simulação foram construídos para testar os resultados gerados com a metodologia proposta. Análises de risco foram realizadas com ambos os modelos completo e substituto, e os resultados gerados com os modelos substitutos foram próximos aos dos modelos completos. No geral, o tempo gasto no ajuste do modelo substituto e geração da curva de análise de risco com o mesmo foi menor do que utilizar a técnica de planejamento de experimentos para gerar uma análise de risco do modelo completo / Abstract: An accurate risk analysis for a field development study can demand a large number of flow simulation runs, which can lead to considerable computer time. Some techniques have been developed to reduce the number of runs, such as experimental design with surface response methodology. One problem usually associated with these techniques is the lower reliability associated with complex problems, and small flexibility to changes in the uncertain variables. An alternative is proposed in this work through the use of fast surrogate simulation models that generate results similar to the base model. The surrogate simulation model has the same data as the base simulation model, but the grid is much coarser. The coarse grid parameters are adjusted with a numerical optimization algorithm, minimizing the difference between the responses from the base and the surrogate models. Simulation models were constructed to test the results generated with the proposed surrogate model methodology. Risk analyses were conducted with both surrogate and base models, and the results generated with the surrogate models were close to those with the base models. Overall, the time spent in adjusting the surrogate model and generating a risk analysis with it was smaller than using experimental design to construct a risk analysis with the base model / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Denis Jose Schiozer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica, Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-04T14:56:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Xavier_AlexandreMonticuco_M.pdf: 1314652 bytes, checksum: f1d19635e80ee2c542dd65483505cb25 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: A capacidade de lidar com incertezas pode ser um fator decisivo para viabilizar projetos de avaliação e desenvolvimento de campos de petróleo. Um critério econômico utilizado em processos de tomada de decisões é o valor da informação (VDI) que envolve a quantificação das incertezas, a avaliação econômica de diversos cenários de desenvolvimento e a quantificação dos benefícios que dados adicionais podem trazer ao processo. O cálculo do VDI pode ser complexo e demorado, principalmente nas fases de avaliação e desenvolvimento, em que uma modelagem detalhada do problema pode ser necessária. Nessas fases, a quantificação do VDI, assim como o de adicionar flexibilidade ao processo (valor da flexibilização - VDF), deve levar em conta os benefícios que podem ser extraídos do processo através da aplicação de estratégias de produção mais adequadas para os vários cenários possíveis. A quantificação do VDI e VDF, portanto, exige que a estratégia de produção seja determinada para cada cenário possível. Como isso geralmente não é viável, devido ao grande esforço que seria exigido, existem simplificações possíveis, como a determinação de modelos geológicos representativos (MGR) que podem fornecer a incerteza agregada dos atributos geológicos. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é desenvolver e aplicar uma metodologia de cálculo do VDI durante as fases de avaliação e desenvolvimento de campos de petróleo com aplicação para casos simples e complexos, considerando diferentes números de parâmetros analisados. Esta etapa é realizada através da aplicação da metodologia em três exemplos, sendo dois casos teóricos, visando expor o conceito do VDI e VDF, e um caso real complexo, visando o cálculo do VDI para um caso utilizando a simplificação do processo. Os resultados indicam que a precisão do cálculo do VDI depende do número de MGR e a melhor forma de avaliação é através da aplicação das melhores estratégias em todos os cenários. Uma boa aproximação do VDI pode ser obtida pelo procedimento de inclusão gradativa de MGR até a estabilização dos resultados. Outra simplificação possível é usar também os MGR para representar a árvore no cálculo do VDI, mas com prejuízo de precisão nos resultados / Abstract: The capacity to deal with uncertainties is responsible for the economic viability of petroleum fields. The Value of Information (VOI) is an economic criterion used in decisionmaking process. It involves the quantification of uncertainties and the economic evaluation of various development scenarios. The quantification of the value of the information (VOI) and flexibility (VOF) can be highly complex and time-consuming, mainly in the appraisal and development phases when a detailed modeling of the problem may be necessary. The quantification of the value of information and of flexibility must take into account the benefits that can be extracted of the process. In these phases, these benefits result from a specific production strategy applied to several possible scenarios after the acquisition of the information. Therefore, the quantification of the VOI and VOF demand that the production strategy be determined to each possible scenario. This is not usually viable because a great effort would be needed; to circumvent this problem, there are some alternatives, such as the determination of geologic representative models (GRM) that can represent the uncertainty of the geologic attributes. The objective of this work is to develop and apply a methodology that can calculate the value of information during the appraisal and development phases in petroleum fields which can be applied to simple and complex cases, considering the number of analyzed parameters. This stage is realized through the application of the methodology to three examples; two theoretical models showing the concept of the value of information and, one real and complex case that demands a detailed analysis of the process. The results show that the quality of the results depends on the number of GRM and the best quantification technique is to apply the best production strategy to all possible scenarios. It is shown in this work that a good approximation of the VOI can be obtained by a dynamic procedure including new GRM until a stabilization of the results. The GRM can be used also to represent the decision tree but with some deterioration of the results / Mestrado / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Rosângela de Barros Zanoni Lopes Moreno / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-26T14:12:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rios_ViniciusdeSouza_M.pdf: 4750448 bytes, checksum: f37f3a92613dec5888a4b151fd115ece (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Dadas as práticas atuais de gerenciamento de reservatórios, motivadas pelos altos preços do petróleo e baixa eficiência de métodos convencionais de recuperação, as empresas operadoras têm considerado a aplicação de métodos de recuperação avançada (EOR) cada vez mais cedo na vida produtiva dos seus campos. Neste contexto, a importância de pesquisas e desenvolvimento de métodos avançados como injeção de polímeros tem aumentado fortemente nas últimas décadas. A injeção de polímero é um método químico de recuperação indicado para casos de reservatórios heterogêneos ou em que a razão de mobilidades entre água e o óleo é alta, dita desfavorável. Este método mostra-se bastante eficaz, atuando no aumento da viscosidade da água, que reflete em deslocamentos mais eficientes devido à redução da razão de mobilidades. Visando avaliar o desempenho deste método de recuperação, este trabalho apresenta um estudo da técnica de injeção de polímeros através de três abordagens: experimental, analítica e numérica. O trabalho experimental envolveu testes utilizando uma amostra de arenito, em que se realizou o deslocamento de óleo mineral grau SAE 15W-40, com viscosidade acima de 200 cP em condição ambiente. Como fluido deslocante, utilizou-se uma solução salina (110.000 ppm NaCl) para simular a recuperação através de injeção convencional de água e uma solução salina contendo polímero sintético (1500 ppm HPAM e 110.000 ppm NaCl), visando a simulação do método de injeção de polímeros como método avançado de recuperação. A investigação analítica se deu através da utilização de um modelo baseado na análise de fluxo fracionário, que foi aplicado para estudo dos perfis de saturação e avaliação da recuperação de óleo pela injeção de solução polimérica em diferentes condições. Esta etapa foi auxiliada por um algoritmo, que permitiu a avaliação de diversos cenários de maneira prática através da manipulação dos parâmetros de entrada do código desenvolvido. A etapa numérica foi realizada utilizando software comercial de simulação de fluxo com o objetivo de representar e obter o ajuste de histórico dos testes de deslocamento realizados na etapa experimental, comparando assim os métodos de recuperação e avaliando a capacidade do simulador comercial de representar os fenômenos observados experimentalmente. As abordagens analítica e numérica complementaram o estudo experimental, possibilitando maior compreensão dos fenômenos envolvidos no escoamento da solução polimérica. Além disso, através da sensibilidade adquirida no estudo analítico e ajuste de histórico realizado na etapa numérica, foi possível estimar alguns parâmetros não obtidos experimentalment / Abstract: Due to the current reservoir management practices, motivated by the high oil prices and poor efficiency of conventional recovery methods, the operators have considered the application of enhanced oil recovery (EOR) in the early stage of the productive life of the field In this context, the importance of research and development of enhanced oil recovery methods, as polymer flooding, has strongly increased in the past few decades. Polymer flooding is a chemical recovery method indicated for heterogeneous reservoirs or reservoirs where mobility ratio between water and oil is high, said unfavorable. This method presents great results, increasing the water viscosity and leading to higher sweep efficiency, due to a reduction of the mobility ratio. This work aims to evaluate the performance of polymer flooding through a study based on three approaches: experimental, analytical and numerical. The experimental work involved displacement tests performed in a sandstone sample, using mineral oil of 200 cp at room temperature. As displacing fluid, a brine (110.000 ppm NaCl) was used to simulate a conventional recovery method and a polymer solution (1500 ppm HPAM e 110.000 ppm NaCl) was injected to simulate the polymer flooding recovery method. The analytical investigation was done using fractional flow calculations applied to polymer flooding. An analytical model was applied to study the saturation profiles and evaluate the oil recovery by polymer flooding at different conditions. This study used an algorithm, which allowed the evaluation of polymer flooding at different scenarios in a practical and fast way. The numerical evaluation was performed using a commercial simulator, aiming to represent and obtain the history match of the displacement tests done in the experimental work and evaluate the capacity of the simulator to represent the phenomena observed experimentally. The analytical and numerical approaches complemented the experimental study, allowing better comprehension of the phenomena present in the polymer flooding method. Furthermore, from the sensitivity acquired in the analytical study and the history match in the numerical study, it was also possible to estimate some parameters not obtained in the lab / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Denis José Schiozer / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-28T00:15:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bertolini_AndreCarlos_D.pdf: 30287486 bytes, checksum: e38cb30df0864b5bbc8c5bf4829d4346 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Este trabalho propõe uma metodologia de ajuste de histórico probabilístico em tempo real a fim de melhorar a previsão do reservatório ao longo do tempo. A metodologia proposta utiliza uma avaliação rigorosa nos modelos sincronizada com a frequência de aquisição de dados históricos. Esta avaliação contínua permite uma rápida identificação de deficiência do modelo e reação para iniciar um processo de recaracterização conforme necessário. Além disso, a metodologia inclui uma técnica de quantificação de incertezas utilizando os dados dinâmicos para reduzir as incertezas do reservatório, e um passo para incluir erros de medição e margens de tolerância para os dados históricos. O fluxo de trabalho da metodologia é composto por nove etapas. O fluxo começa com um conjunto de modelos representativos selecionados através de uma abordagem probabilística, as incertezas do reservatório, e um intervalo de aceitação dos dados históricos. Os modelos são simulados e os resultados comparados com os dados históricos. Os passos seguintes são a redução da incerteza e uma segunda avaliação do modelo para garantir um melhor ajuste de histórico. Depois, os modelos são filtrados para descartar aqueles que estejam fora da faixa de aceitação e, em seguida, usados para fazer previsões do reservatório. O último passo é a verificação de novos dados observados, que é sincronizada com a aquisição de dados. O método também apresenta uma maneira inovadora e eficiente para apoiar o monitoramento do reservatório através de indicadores gráficos da qualidade do ajuste. Um modelo de reservatório sintético foi usado em todo o trabalho a fim de controlar os resultados de todos os métodos que apoiam a metodologia proposta. Além disso, a metodologia foi aplicada no modelo UNISIM-IH, baseado no campo de Namorado, localizado na Bacia de Campos, Brasil. Os estudos de caso realizados mostraram que a metodologia proposta assimila continuamente os dados observados do reservatório, avalia o desempenho do modelo, e mantém um conjunto de modelos de reservatórios calibrados em tempo real / Abstract: This work focuses on probabilistic real-time history matching to improve reservoir forecast over time. The proposed methodology uses a rigorous model evaluation, which is synchronized with history data acquisition frequency. A continuous model evaluation allows a quick model deficiency identification and reaction to start a model reparametrization process as needed. In addition, the methodology includes an uncertainty quantification technique, which uses the dynamic data to reduce reservoir uncertainties, and a step to include measurement errors and observed data tolerance margin. The real-time history matching workflow is composed of nine steps. It starts with a set of representative models selected through a probabilistic approach, the uncertainties of the reservoir and an acceptance history data range. The models are run and the results compared with the history data. The following steps are uncertainty reduction and a second model evaluation to guarantee an improved history matching. The models are then filtered to discard any model outside the acceptance range, and then used to make reservoir forecast. In the final step, the workflow searches for new data observed. The methodology also presents a novel and efficient way to support reservoir surveillance through graphical indicators of matching quality. To better control the results of all the methods, which supports the proposed methodology, a synthetic reservoir model was used in the entire work. In addition, the proposed methodology was applied in the UNISIM-I-H model, which is based on the Namorado field, located in the Campos Basin, Brazil. The performed study cases were shown that the proposed history matching procedure assimilates continuously the observed reservoir data, evaluates the model performances through quality indicators and maintains a set of calibrated reservoir models in real-time / Doutorado / Reservatórios e Gestão / Doutor em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Osvair Vidal Trevisan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-17T03:24:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cruz_RafaelOscardeMoraes_M.pdf: 2702019 bytes, checksum: 2b9e5d6d733bae790360b90f575601e6 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A previsão de comportamento de reservatórios submetidos a combustão in-situ é trabalhosa e empírica já que além das complexidades geológicas, é necessário modelar a complexidade do hidrocarboneto de reservatório e das reações químicas que ocorrem no processo. As etapas de projeto de campo costumam envolver 1) seleção de reservatório; 2) experimentos termo-analíticos; 3) experimentos em tubo de combustão; 4) aplicação de métodos analíticos; 5) simulação numérica; 6) calibração dos modelos analíticos e numéricos através de dados de projeto piloto. O escopo de trabalho desta dissertação está concentrado nas Etapas 4 e 5 deste processo e o foco é a previsão de comportamento de projetos de campo. Propõe-se uma metodologia de mudança de escala para tratamento de dados advindos de laboratório para uso em previsão de comportamento. Adapta-se um equacionamento clássico de projeto de campo de Nelson e Mcneil (1961) para agregar o conceito de velocidade mínima de frente de chama. Para avaliar a extensão dos resultados obtidos com os experimentos em células de combustão 3D de Coates et al (1995) e de Greaves e Turta (2003), que foram realizados para testar as configurações de poço top-down e thai respectivamente, realiza-se simulações em escala de laboratório para reproduzir uma célula de combustão 3D, e avalia-se o impacto de diversos parâmetros de modelagem, como a composição dos fluidos e as reações químicas, além de parâmetros operacionais. Nestas simulações foi possível reproduzir maior complexidade do modelo de fluidos e das reações químicas, incluindo reações de adição de oxigênio e de quebra de cadeia. Foi possível ainda reproduzir a dependência entre estas reações, fazendo com que o combustível para as reações de quebra de cadeia fosse gerado nas reações de adição de oxigênio. Utilizou-se uma malha tão refinada quanto as dimensões da frente de chama, de forma que se controlou a evolução das reações pela temperatura. Para exemplificar a metodologia proposta de mudança de escala e de projeto de campo, utilizou-se os experimentos em tubo de combustão de Gonçalves (2010). Os parâmetros projetados foram aplicados em simulações em escala de campo, onde a evolução das reações químicas foi controlada pela velocidade. Definiu-se uma velocidade mínima para avanço da frente de chama através de tratamento dos dados advindos dos experimentos em tubo de combustão e aplicou-se no modelo de simulação, onde se investigou a capacidade de previsão da evolução da frente de chama em um cenário com propriedades geológicas heterogêneas / Abstract: Behavior forecast of reservoirs subjected to in-situ combustion is hard and empirical since besides geological complexities it is necessary to reproduce complex fluid models and several chemical reactions that are part of the process. The work flow for field project usually involves: 1) reservoir screening; 2) thermo-analytical experiments; 3) combustion tube experiments; 4) use of analytical models; 5) numerical simulation and 6) fitting of analytical and numerical models with field pilot data. The present work concerns the fourth and fifth stages of this process and the focus is behavior forecast of field projects. A methodology for upscaling laboratory results for application in behavior forecast is proposed. The classical Nelson and Mcneil (1961) field project equations are adapted to account for the minimum velocity of the combustion front. In order to evaluate the extension of the results obtained by Coates et al (1995) and Greaves and Turta (2003) with 3D combustion cells, wich were carried to test the thai and top-down well configuration respectively, laboratory scale numerical simulation that reproduces a 3D combustion cell is conducted and the influence of several modeling parameters, such as fluid composition and chemical reactions, is tested, along with operational parameters. In this simulations, a greater complexity in the fluid and reaction model is possible with both oxygen addition and bond scission reactions. It is also possible to model the dependency between reactions, making the reactant of high temperature reactions to be formed in low temperature reactions. A grid refinement in the same size of the combustion front is used and chemical reactions continuity is controlled through temperature. Data from the combustion tube experiments from Gonçalves (2010) are used to exemplify and apply the upscaling and field project methodology. The obtained project parameters are used as input for field scale numerical simulation, where the chemical reactions continuity is controlled through velocity. A minimum combustion front velocity is defined and applied in the simulation model, where the capacity of forecast of the combustion front migration in an heterogeneous geological context is evaluated / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Osvair Vidal Trevisan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica e Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-11T00:41:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Okabe_ClarissaPaiva_M.pdf: 2059387 bytes, checksum: 7eca532809c263ddd5b0b3751c823f20 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Campos no Canadá e na Venezuela contendo reservatórios de óleo espumoso apresentaram recuperação primária da ordem de 10 a 15 % maior do que a estimada por simuladores numéricos Black-Oil. Além do alto fator de recuperação, foram observadas outras características não convencionais, como baixa razão gás-óleo e alta manutenção da pressão de reservatório. Esta discrepância entre o fator de recuperação estimado e o real é atribuída ao fato de que os simuladores Black-Oil não descrevem adequadamente o comportamento do gás em óleos espumosos. Nesta pesquisa são descritos e comparados três modelos numéricos de óleo espumoso propostos para o simulador pseudo-composicional CMG Stars. Estes modelos permitem descrever as etapas de evolução do gás, que compreendem desde a nucleação das bolhas de gás, o crescimento das bolhas, até a formação de uma fase conectada de gás, com reações cinéticas. Além disso, admite a presença de diferentes formas de gás ¿ gás em solução, gás preso, gás disperso e gás livre - nas fases gás e óleo. A mobilidade da fase gás é avaliada por uma composição de curvas de permeabilidade relativa ao gás. Com o estudo da influência de alguns parâmetros, algumas características típicas de reservatórios de óleo espumoso são explicadas, como a baixa produção de gás, o escoamento do gás na forma dispersa, a alta saturação crítica de gás e as altas razões de produção de óleo / Abstract: Fields in Canada and Venezuela, which contain foamy oil reservoirs, have exhibited a primary oil recovery on the order of 10 to 15 % greater than the recovery estimated by black-oil simulators. Besides the high oil recovery, other unusual characteristics have been observed, as low gas-oil ratio and high reservoir pressure maintenance. Such discrepancy between estimated and the actual oil recovery factor is attributed to the fact that black-oil simulators do not describe adequately gas behavior in foamy oils. In the present study, three numerical models of foamy oil behavior are described and compared using the pseudo-compositional simulator CMG Stars. These models allow describing the steps of gas evolution, since the nucleation of the gas bubbles, the bubble growing, until its connection to form a free phase, via kinetic reactions. The model admits the presence of different forms of gas ¿ solution gas, entrained gas, dispersed gas and free gas ¿ in the oil and gas phases. The mobility of the gas phase is evaluated by a composition of relative permeability curves. After the study on the influence of some parameters, some typical characteristics of the foamy oil reservoirs are explained, as the low gas production, the dispersed gas flow, the high critical gas saturation and the high oil production rates / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientadores: Denis Jose Schiozer, Celio Maschio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica e Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-12T07:35:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Becerra_GustavoGabriel_M.pdf: 16760750 bytes, checksum: 0609c24d13d46b9121f71356ce9d42a1 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A escassez de informações de qualidade introduz risco ao processo de previsão da produção de petróleo tornando imprescindível o ajuste de histórico de produção, que é a calibração do modelo a partir da resposta produtiva registrada. O ajuste é um problema inverso, em que diferentes combinações dos valores dos parâmetros do reservatório podem conduzir a respostas aceitáveis, especialmente quando o grau de incerteza desses parâmetros é elevado. A integração do ajuste de histórico com a análise probabilística dos cenários representativos conduz à obtenção de uma metodologia para detecção dos modelos calibrados dentro de uma faixa de aceitaçãodefinida. O tratamento de atributos interdependentes de influência global e local e o avanço por etapas são necessários. Desta forma, o objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia que integra a análise de incertezas com o ajuste de histórico em modelos de reservatórios complexos. Este procedimento auxilia a detectar os atributos incertos críticos e sua possível variação com o intuito de estimar a faixa representativa das reservas a desenvolver. Não é alvo obter o melhor ajuste determinístico, mas refletir como o histórico possibilita uma mitigação das incertezas. Assim, a meta é usar modelos mais complexos e aprimorar a metodologia iniciada por Moura Filho (2006), desenvolvida para um modelo teórico simples. São utilizados dois casos de estudo de complexidade similar. Um deles referente ao reservatório do Campo de Namorado, utilizado para verificar e validar, em nível global, a aplicação da metodologia. Na etapa de aplicação, é usado um modelo sintético construído a partir de dados de afloramentos reais no Brasil e compreendendo informações de campos análogos com sistemas turbidíticos depositados em águas profundas. Os métodos aplicados, mediante a redefinição das probabilidades associadas e níveis dos atributos incertos, permitem: (1) reduzir a faixa de ajustes possíveis e obter modelos mais confiáveis; (2) identificar e condicionar à incerteza presente em função dos dados registrados; (3) diminuir os intervalos de incerteza dos parâmetros críticos identificados; (4) demarcar os limites seguros do desempenho futuro do reservatório. A conseqüência é um aumento da confiança no uso da simulação como ferramenta auxiliar do processo decisório. Além disso, procura-se fornecer à equipe multidisciplinar uma metodologia para reduzir o tempo empregado no gerenciamento de múltiplos atributos incertos na etapa de ajuste do modelo. / Abstract: The lack of reliable data or with high degree of uncertainty yields risk to the process of production prediction making the history matching, the model calibration from the registered field production indispensable. History matching is an inverse problem and, in general, different combinations of reservoir attributes can lead acceptable solutions, especially whit high degree of uncertainty of these attributes. The integration of history matching with a probabilistic analysis of representative models yields a way to detect matched models inside an acceptance interval, providing more efficient framework for predictions. It is necessary to consider dependences between global and local attributes. The scope of this work is to present a methodology that integrates the uncertainty analysis with the history matching process in complex models. This procedure helps to detect critical subsurface attributes and their possible variation, in order to estimate a representative range of the additional reserves to be developed. . It is not an objective to obtain the best deterministic model, but to mitigate uncertainties by using observed data. The objective is to improve the methodology initiated by Moura Filho (2006), applied to a simple model. The methodology presented in this work is applied in two study cases with similar complexity. Firstly, the methodology is verified and validated, on global scale, in Namorado Field. Then, at the application stage, it is chosen a synthetic reservoir model made from real outcrop data of Brazil and involving information from analog fields with turbiditic systems deposited in deep waters. The methodology allows the redefinition of the probability and levels of the dynamic and static attributes in order: (1) to reduce the group of possible history matching obtaining more realistic models; (2) to identify the existent uncertainty as a function of observed data; (3) to decrease the uncertainty range of critical reservoir parameters; (4) to increase the confidence in production forecast. One contribution of this work is to present a quantitative approach to increase the reliability on the use of reservoir simulation as an auxiliary tool in decision processes. Another purpose of this work is to provide a procedure to reduce the consumed time to handle multiples uncertainty attributes during the history matching. / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Osvair Vidal Trevisan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica e Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-12T11:42:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moreira_RichardDouglasRibeiro_M.pdf: 5216671 bytes, checksum: f2bb159b2f1d91175972a75a6c43e44c (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A injeção de vapor auxiliada por drenagem gravitacional em poço único, denominada SWSAGD (Single Well Steam Assisted Gravity Drainage), é um processo de recuperação terciária desenvolvido com um único poço horizontal. Foram estudadas diversas estratégias, através de simulação numérica, visando a aplicação desta técnica com dados pertinentes a um campo da bacia do Espírito Santo. As estratégias têm diferentes opções como a injeção cíclica prévia e a colocação de obturadores no poço produtor. O desempenho do processo de recuperação para as diferentes estratégias é comparado sempre com aquele obtido para o processo do Dual Well - SAGD para as mesmas condições. São feitas também comparações com a produção primária por poço horizontal e entre as diversas estratégias geradas. A influência de alguns parâmetros - comprimento e posição entre poços, zona de injeção e produção - são apresentados. Com todas estas estratégias de melhoria para o processo SW-SAGD, alcança-se um processo com recuperação maior que os resultados decorrentes do SAGD tradicional com dois poços. / Abstract: The Single Well Steam Assisted Gravity Drainage (SW-SAGD) is a tertiary recovery process developed with an single horizontal well. The objective of this research is to study, with numerical simulation, the application of the SW-SAGD technique to a field dates located in the Espírito Santo Basin. Several strategies were studied for this process using previous cyclic injection and packers. The strategies improved the horizontal well production and enhanced the oil recovery. Comparisons are made along the study between the performance of oil recovery for the developed strategies and the performance of the DW-SAGD at the same operating and field conditions. Comparisons with the primary recovery using horizontal wells and between the strategies were used to improve and choose the best options. The influence of some parameters - length and position between wells, injection and production zones - are presented. As a result of all the improvement, a new strategy for the SW-SAGD process is reached, providing an oil recovery higher than from the DW-SAGD. / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Osvair Vidal Trevisa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-28T00:16:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MercadoSierra_DianaPatricia_D.pdf: 5821830 bytes, checksum: 86d0611dd821cb67544d7463dfed3a39 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A combustão in-situ é um processo multiescala, multifísico que envolve simultaneamente o escoamento de fluidos no meio poroso, o equilíbrio de fases e a cinética das reações químicas. A simulação desse processo tem alcançado um elevado grau de desenvolvimento, no entanto, mecanismos básicos ainda são representados de maneira incompleta, impondo inúmeros desafios na modelagem. A dificuldade de modelar fenômenos relacionados com a combustão tem a ver com a representação do efeito da frente de combustão e a modelagem do consumo de combustível. Na combustão in-situ as reações químicas acontecem em uma zona delgada de menos de um metro de espessura, que é pequena quando comparada com a escala do reservatório de centenas ou milhares de metros. Na simulação na escala de campo, o uso de células de tamanho maior do que a zona de reação leva a erros na distribuição da temperatura. Consequentemente, a velocidade das reações não pode ser bem representada. De outro lado, os simuladores não permitem controlar a ocorrência das reações a partir da energia de ativação. Como resultado, o início das reações se torna independente da temperatura. O objetivo desta tese é desenvolver um modelo pseudocinético para a simulação numérica da combustão in-situ na escala de campo. Com o modelo pseudocinético pretende-se representar os fenômenos na zona de combustão, reduzindo o efeito do tamanho de célula. O trabalho foi desenvolvido em etapas. Primeiro foram estabelecidas as condições que o simulador deveria atender e definida a estratégia de abordagem, que foi a de desenvolver um modelo pseudocinético. Depois foi definida a metodologia de obtenção do modelo pseudocinético. Após o modelo pseudocinético concluído, este foi utilizado para a simulação de um campo de óleo pesado brasileiro submetido à combustão in-situ. O modelo pseudocinético proposto consiste em expressar a energia de ativação das reações em função da temperatura. Através do modelo, é possível restringir a ocorrência da reação de craqueamento, de modo que o início da formação do coque aconteça somente para temperaturas acima dos valores observados na zona de craqueamento. Note-se que neste cenário a quantidade de coque depositado pode ser modelada usando a reação de craqueamento, o que se constitui numa das principais contribuições do trabalho. O modelo permite manter a dependência da taxa de reação com a temperatura mediante o uso de valores de energia de ativação apropriados. Além disso, consegue-se reduzir o efeito da distribuição de temperatura mediante o controle da taxa de reação em função dos valores médios de temperatura observados nas células do modelo de simulação na escala de campo. Na simulação do piloto de combustão in-situ, o modelo pseudocinético foi obtido do ajuste progressivo dos parâmetros cinéticos das reações químicas, partindo da simulação do processo na escala de laboratório até a escala de campo. Os dados experimentais utilizados na simulação na escala de laboratório foram obtidos de um ensaio em tubo de combustão seca realizado no Laboratório de Métodos Térmicos de Recuperação do Departamento de Energia da UNICAMP. O fluido utilizado foi um óleo pesado de 15,3 °API proveniente da Bacia do Espírito Santo / Abstract: The in-situ combustion is a multi-scale, multi-physics process, involving fluid flow in porous media, thermodynamic equilibrium of the phases involved and chemical kinetics of reactions. The simulation of this process has achieved a high degree of development, however basic mechanisms are still represented incompletely, imposing numerous challenges in modeling. The issues in the combustion modeling are related with the representation of the combustion front effect and the fuel consumption modeling. Chemical reactions of the in-situ combustion process take place in a thin zone of less than a meter thick, which is small compared to the field scale of hundreds or thousands of meters. Numerical simulations at the field scale typically use grid blocks that are at least two orders of magnitude greater than that. Such divergence leads to improper representations of key aspects of the process, as the temperature distribution and the reaction kinetics. In accordance with that the reaction occurrence is not controlled by the activation energy in the simulation models. The major shortcome is on fuel deposition, a key issue in in-situ combustion, which will happen from the start, since the cracking reaction may proceed even at reservoir temperature. The objective of this thesis is to develop a new pseudokinetic model for field-scale simulation of in-situ combustion. With the pseudokinetic model meant to improve the representation of the combustion zone effects reducing the gridblock size effect. The work was carried out in stages. First establishes the conditions that the simulator should meet and defined the strategy to develop a pseudokinetic model. Then a methodology was defined for obtaining the pseudokinetic model. After the pseudokinetic model is completed, it is applied to the in-situ combustion modeling of a Brazilian heavy oil field. The models pursue the idea of making the activation energy a function of the grid block temperature. The model allows restricting the cracking reaction occurrence by the temperature, so that the beginning of the coke deposition occurs at temperatures greater than the temperature observed in the cracking zone. Note that in this scenario the cracking reaction can be used to represent the coke deposition, which constitutes one of the main contributions of this work. The model allows maintaining the dependence of reaction rate with temperature through the use of appropriate activation energy values. Furthermore, the model reduces the temperature distribution effect by controlling the reaction rate based on average temperature values observed in the field simulation model. In the simulation of the in-situ combustion pilot, the pseudokinetic model was obtained from the progressive tuning of the kinetic parameters of chemical reactions, based on the simulation of the process from the laboratory to field scale. The experimental data used in the laboratory scale simulation were obtained from a dry combustion tube test carried out at the Thermal Recovery Methods Laboratory of the Energy Department at UNICAMP. The fluid used was a 15.3 ° API heavy oil from the Espírito Santo Basin / Doutorado / Reservatórios e Gestão / Doutora em Ciências e Engenharia de Petróleo