Las compañías de E&P se interesaron en saber cómo evolucionan los esfuerzos a medida que se agotan los yacimientos. Si fuera posible modelar los ca...

Las compañías de E&P se interesaron en saber cómo evolucionan los esfuerzos a medida que se agotan los yacimientos. Si fuera posible modelar los cambios de los esfuerzos a lo largo de la vida productiva de un campo petrolero, los operadores podrían predecir los problemas durante la vida productiva de un pozo o anticipar la necesidad de perforar pozos de relleno. Con el crecimiento constante de la capacidad computacional, los programas de geomecánica adquirieron capacidades de modelado cada vez más sofisticadas. Entre los modelos geomecánicos, desarrollados para analizar los cambios de los esfuerzos en los yacimientos, se encontraba el simulador de análisis de los esfuerzos VISAGE. Este sistema de modelado geomecánico de avanzada surgió de los estudios de direccionalidad de los procesos de inyección de agua realizados en el Mar del Norte y en otros lugares. Desarrollado en 1993 por V.I.P.S. (Vector International Processing Systems) de Bracknell, Inglaterra, el software de geomecánica VISAGE resuelve las ecuaciones que relacionan los esfuerzos presentes en las rocas y la presión de poro con la deformación y las propiedades de los yacimientos. Mediante la integración de la geomecánica y la mecánica de rocas con la ingeniería de yacimientos, V.I.P.S. desarrolló el primer simulador de yacimientos del mundo que acopla los cambiantes esfuerzos geomecánicos con el flujo de fluidos en el medio poroso. Cuando Schlumberger adquirió V.I.P.S., en abril de 2007, el centro de Bracknell recibió el nombre de Centro de Excelencia en Geomecánica de Yacimientos. El método de modelado por elementos finitos es ampliamente utilizado para el análisis de los esfuerzos, tanto en ingeniería convencional como en geomecánica. El modelado por diferencias finitas se emplea para analizar el flujo de fluido. La ventaja del simulador VISAGE es su capacidad para describir y simular la naturaleza acoplada de los esfuerzos geomecánicos y el flujo de fluido a medida que cambian con el tiempo, mediante la vinculación de estos dos análisis. Esta capacidad es clave para el desarrollo de modelos mecánicos del subsuelo 3D y 4D, secuenciados en el tiempo. A diferencia de los modelos de producción de yacimientos, los modelos mecánicos del subsuelo (MEM) deben tener en cuenta no sólo el yacimiento sino también la sobrecarga, el fondo marino, la carga subyacente, o roca por debajo del yacimiento, y la carga lateral, o roca adyacente, lo que a menudo provee condiciones de borde para los esfuerzos. Los modelos MEM son normalmente mucho más grandes que los modelos de yacimientos convencionales. Como tales, poseen requerimientos de datos sustanciales que pueden ser difíciles de satisfacer. El comportamiento complejo de las rocas, sus propiedades variables y las simulaciones en gran escala requieren mejor software y mejores datos, especialmente con respecto a los núcleos. Los modelos básicos del pasado permitían que la industria optara por adoptar supuestos simplificados, utilizando propiedades de formaciones homogéneas en todos sus modelos. Los sofisticados simuladores numéricos de nuestros días exigen inevitablemente un conjunto de datos más vasto. El MEM se construye para satisfacer este extenso arreglo de datos. Una simulación geomecánica podría comenzar con la construcción de un modelo estructural 3D. A continuación, el modelo se puebla con las propiedades mecánicas de cada formación y cada falla. Las propiedades se obtienen de los datos sísmicos, los registros, los núcleos, las proyecciones geoestadísticas y la inversión de los datos de ovalizaciones por ruptura de la pared del pozo y de perforación para pozos individuales. Luego se agregan las condiciones de borde, que simulan los perfiles de los esfuerzos esperados en los lados del modelo. Este modelo poblado de datos se importa en el sistema VISAGE para calcular la evolución de los esfuerzos a través de todo el modelo. El mecanismo impulsor del modelado surge fundamentalmente de los cambios de presión inducidos por la extracción de fluidos desde el yacimiento o por la inyección de fluidos en el yacimiento. El flujo de fluido se modela utilizando un simulador de yacimientos, tal como el conjunto de programas de simulación de yacimientos ECLIPSE. Al tener en cuenta estos cambios de presión en los cálculos de los esfuerzos con el software VISAGE, es posible anticipar con precisión las deformaciones del subsuelo y los cambios de los esfuerzos, y evaluar su influencia sobre las propiedades de la roca, tales como la permeabilidad y la porosidad. El modelo resultante puede ser utilizado como una fuente de datos de los esfuerzos para diversas etapas clave: planeación de pozos: estabilidad del pozo y azimut de perforación óptimo, terminación de pozos: manejo de la producción de arena, tratamientos de estimulación de formaciones: orientación de la fractura hidráulica, manejo de campos: mantenimiento de la presión e inyección, integridad de pozos: diseño de pozos que den cabida a la compactación y a la subsidencia a medida que se hace producir el pozo. Este enfoque acoplado se utilizó recientemente en un estudio de un campo del Mar del Norte. El Campo South Arne, ubicado en el sector danés del Mar del Norte, produce de las formaciones de creta Tor, de edad Maastrichtiano, y Ekofisk de edad Daniano. La producción de petróleo, proveniente de la creta de baja permeabilidad, es impulsada tanto por inyección de agua como por la compactación de la creta.