Modelamiento del perfil de temperatura dentro del yacimiento durante procesos recobro térmico con inyección de vapor en yacimientos de crudo pesado

Abstract

El modelamiento de la temperatura durante procesos de recobro térmico con inyección de vapor, es la base para estudiar la afectación que tiene la temperatura sobre diferentes aspectos de los yacimientos de crudo pesado (productividad, esfuerzos in situ, etc.). Estudios anteriores acerca del modelamiento de temperatura en medios porosos, concuerdan con que una buena aproximación del comportamiento de la temperatura se consigue usando la ecuación advección-difusión como modelo constitutivo, teniendo en cuenta que esta ecuación considera los dos mecanismos de transferencia de calor que tienen mayor importancia en yacimientos de crudo pesado: la conducción y la convección. En este trabajo se desarrolla un módulo de simulación en FORTRAN en 3D y en coordenadas cilíndricas que parte de la ecuación advección-difusión y tiene como finalidad calcular el valor de la temperatura dentro de un modelo físico que representa un yacimiento que es intervenido con inyección cíclica o inyección continua de vapor. Un importante reto superado en este trabajo es el tratamiento de las inestabilidades numéricas propias del modelo constitutivo, para lo cual se propone una metodología para que el planteamiento numérico, con el que se soluciona las ecuaciones diferenciales de temperatura, sea convergente, consistente y estable numéricamente. El módulo de temperatura se integra a la plataforma de simulación GIGATHOR, para llevar a cabo el modelamiento de casos de inyección cíclica e inyección continua de vapor. Estos resultados posteriormente son comparados con los de un modelo analítico y resultados de CMG a manera de validación preliminar del modelo. Es posible establecer que con el modelo desarrollado se consigue una buena aproximación del comportamiento de temperatura en yacimientos de crudo pesado durante una inyección de vapor.

Abstract: The modeling of temperature during thermal EOR techniques using steam injection is the base to study the temperature effects in different issues of heavy oil reservoir (productivity, in situ stresses etc.). Previous works related to the temperature modeling on porous media agree with that a good approach of temperature behavior is achieved using diffusion-advection equation like temperature constitutive model since this equation takes an account the most important heat transfer mechanisms in heavy oil reservoirs: conduction and convection. In this work, a simulation modulus in FORTRAN is developed, this modulus starts from the 3D diffusion-advection equation at cylindrical coordinates, and it has as purpose to calculate the temperature value in a physical model, which represents a reservoir recovered using cyclic steam stimulation or steam flooding. An important completed challenge is the treatment of numerical instabilities own of the constitutive model, for which a methodology is proposed. This methodology guarantees that numerical approach is convergent, consistent and stable numerically. The temperature modulus is integrated into the simulation platform called GIGATHOR to carry out the modeling of the cyclic steam stimulation and steam flooding cases. Later, the obtained results are compared to the analytical model results and CMG results, this comparison is done in terms of a preliminary validation of the model. It is possible to establish that a good approximation of temperature behavior is achieved using the developed model in a heavy oil reservoir during a steam injection.