Modelamiento numérico de yacimientos naturalmente fracturados con flujo de fluidos composicional acoplado a deformación geomecánica

摘要

Se desarrolla un modelo matemático que permite evaluar el comportamiento geomecánico en macizos rocosos que contienen fracturas y valorar el cambio de la permeabilidad debido a la variación en el estado de esfuerzos, causado por la diferencia en la presión de los fluidos presentes en el yacimiento, que por su complejidad deben ser analizados como fluidos composicionales. El modelo matemático se plantea en tres dimensiones y en coordenadas cartesianas partiendo de las ecuaciones de flujo de fluidos y las ecuaciones que relacionan el esfuerzo, la deformación y la presión. La solución del modelo matemático se encuentra mediante la discretización de las ecuaciones por el método de diferencias finitas, utilizando un esquema de nodo centrado. Con los modelos matemático y numérico, se desarrolla un simulador de flujo de fluidos composicional para yacimientos naturalmente fracturados que puedan presentar sensibilidad de la permeabilidad al cambio en el estado de esfuerzos. El simulador constituye un avance en el análisis del comportamiento geomecánico de los yacimientos de petróleo y gas. Los reportes de literatura consultados, muestran acoples realizados, considerando fluidos monofásicos, e incluso multifásicos, con geomecánica para yacimientos homogéneos. Sin embargo, no se conoce reporte de un simulador similar que se haya desarrollado bajo el escenario propuesto y que por lo tanto pueda ser usado para considerar el comportamiento geomecánico de la roca y composicional de los fluidos en un yacimiento naturalmente fracturado. La simulación permite obtener el valor del esfuerzo efectivo, la presión, la permeabilidad y la deformación en cada nodo de la malla. / Abstract: A mathematical model is developed to evaluate the geomechanics behavior in reservoir with natural fractures and to assess the permeability change due to the stress variation which is caused by the difference in fluid pressure, which should be analyzed because of its complexity as a compositional fluid. The mathematical model is developed in three dimensions and in Cartesian coordinate based on the fluid flow equation and the equations relating stress, strain and pressure. These are solved by using finite differences technique by means of central node method. With the mathematical and numerical model a simulator of compositional fluid flow for naturally fractured reservoir coupled with geomechanics is created. There are some simulators used to study the geomechanics behavior coupled with fluid flow but It is not know a simulator that have into account a compositional fluid flow coupled with geomechanics for naturally fractured reservoir and that is why the simulator is an advance in the geomechanics behavior studies. The simulation allows obtaining the value of effective stress, fluid pressure, permeability and deformation at each node of the mesh.