Simulación de yacimientos: Construcción de la malla de simulación

Una vez las propiedades geológicas, dinámicas y numéricas han sido correctamente determinadas, la decisión puede ser tomada en base al tipo de geometría de mallado a usar y sus dimensiones. En cuanto al tipo de malla se refiere, dos geometrías básicas son usadas en la práctica actual, la Cartesiana y la “Corner Point”.

El bloque centrado en la cuadrícula cartesiana se obtiene por la alineación de la malla de bloques a lo largo de las coordenadas cartesianas en las 3 dimensiones del espacio, resultando esto en una red globalmente ortogonal. Este tipo de malla es la más antigua y eventualmente aun es la más usada, debido a su facilidad y simplicidad de construcción.

En la geometría de “Corner Point” las coordenadas de cada bloque en las esquinas de la malla es especificada, en lugar de las del bloque del centro. El mallado resultante no es necesariamente ortogonal y esto permite una representación más precisa de la geología actual del yacimiento. Por otro lado, estos tipos de mallas requerirían teóricamente la especificación de todos los componentes de gradientes potenciales en cada cara del bloque.

Como la mayoría de los simuladores no atienden este tipo de componentes adicionales, se considera buena práctica limitar la distorsión local de la malla, de otra manera errores graves estarían introducidos en los cálculos.

La Fig. 1 compara 2 tipos de mallas. Se debería notar que, aunque la geometría “Corner Point” es mucho más atractiva para dar mayor sentido de realismo geológico, no implica necesariamente más exactitud en el resultado. De hecho, mientras la elección del tipo de geometría sigue siendo una característica bastante subjetiva, algunos ingenieros todavía recomiendan en la medida de lo posible, el uso de la antigua y familiar malla cartesiana.

Otro punto de interés concerniente al mallado de simulación es la posibilidad del uso de bloques de diferentes dimensiones en diferentes partes del campo. Esta característica es de interés particular en la mayoría de los estudios, ya que a menudo, existen zonas del yacimiento en donde es conveniente disponer de cálculos tan exactos como sea posible y otras (usualmente las aéreas perimetrales o el acuífero) en donde la exactitud en los cálculos no es demandantemente necesaria. La ventaja en este caso es una reducción considerable en el número total de celdas activas y por lo tanto en el tiempo de computación.

Todo el software existente para la construcción de mallas permite la especificación de diferentes tamaños de filas y columnas, lo que conduce a las denominadas “mallas tartan”. En los casos más complicados, una malla existente puede ser localmente refinada en la región de interés, usualmente donde ocurren cambios rápidos de presión y saturación. Estas mallas localmente refinadas (LGR) son más demandadas desde el punto de vista computacional, pero para permitir una mayor flexibilidad del uso.

La Fig. 2 muestra dos ejemplos de mallas, asociadas a tamaños variables en mallas “tartan” y “localmente refinadas”. Se nota que en el último caso, una sola cara del bloque en la malla tosca puede ser conectada a dos o más caras de bloque en la maya refinada. Finalmente, se debería mencionar que en años recientes se ha dedicado una gran atención a la elaboración y aplicación de mallas de geometrías complejas, como las mallas Voronoi y PEBI.

Las fuerzas impulsoras tras estos intereses están asociadas a las nuevas tecnologías en las diferentes áreas del petróleo: Pozos de geometría compleja. Son cada vez más comunes en la práctica operacional. La descripción correcta del flujo alrededor de configuración complejas requiere adaptar técnicas de mallado.

Avances recientes en el modelado geológico permiten una descripción detallada 3D de yacimientos de geometría compleja, incluyendo los de fallas inversas. Para transferir tales estructuras geológicas al modelo de simulación, son necesarias sofisticadas técnicas de mallado. Actualmente, las tendencias futuras en este campo parecen orientadas hacia la aplicación de mallas híbridas, las cuales combinan diferentes geometrías en diferentes zonas del yacimiento, mientras se optimizan las soluciones del flujo y el tiempo práctico de ejecución.

La Fig. 3 provee un ejemplo de la utilización de mallas híbridas para simulación de yacimientos.

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