Rafael Jesus de Moraes
Título
Cálculo das Energias de Reservatórios de Petróleo Através do Pós-Processamento Numérico de Simulação de Fluxo
Resumo
O conceito de energia, amplamente empregado em outros ramos da engenharia, é precariamente utilizado na Engenharia de Reservatórios de forma qualitativa, e pouco, ou quase nada, utilizado de forma quantitativa. Neste trabalho, desenvolve-se um modelo matemático de cálculo de energia e potência no contexto do escoamento isotérmico black oil em reservatórios de petróleo a partir das equações de escoamento multifásico. Porém a dedução das equações é desenvolvida de forma à demonstrar a possibilidade da aplicação da metodologia em outros contextos de escoamento. São discutidas as diferentes formas de interações energéticas presentes no reservatório à luz da Termodinâmica, através de uma revisão desses conceitos, e analogias com outros desenvolvimentos acerca do assunto são realizadas. Uma especial atenção foi dedicada à implementação do modelo. Além das equações terem sido implementadas com técnicas modernas de programação, também foi desenvolvido um arcabouço de algoritmos e estruturas de dados com o intuito de disponibilizar ferramentas de modo a facilitar a integração de modelos a partir do pósprocessamento de simulações numéricas de fluxo. Neste escopo, uma grande gama de métodos pode ser disponibilizada para o auxílio do estudo de reservatórios através da integração de modelos desenvolvidos separadamente. Foram realizados testes simples a fim de validar tanto o modelo matemático quanto a implementação computacional. O conceito de energia foi aplicado no contexto de otimização dinâmica de vazões. Vantagens da metodologia são apresentadas, bem como sugestões de aplicação do modelo, mostrando seu potencial de utilização.
Abstract
The energy concept, widely used in other engineering areas, is precariously used in Reservoir Engineering in the qualitative way, and little, or almost nothing, used in the quantitative way. In this work, a mathematical model to calculate energy and power in the context of isothermal black oil flow in petroleum reservoirs from the multiphase flow equations is developed. However, the decuction of the equations are developed in such manner that shows the possibility of applying the methodology in other flow scenarios. It is discussed the different forms of energy interactions at the reservoir under the thermodynamics concepts, through a revision of its principles and analogies with other developments around the subject are made. Special attention was given to the implementation of the model. The equations have been implemented with modern programming techniques, and besides this, it was also developed a set of algorithms and data structures with the purpose to make available a set of tools that facilitate the coupling of models from numerical flow simulations post-processing. In this scope, a large variety of methods can be made available to help the reservoirs studies through coupling of models developed separately. Simple tests were performed to validate both the mathematical model and computational implementation. The energy concept was applied in dynamic optimization of production scheduling context. Advantages of the methodology are presented, as well as application suggestions of the model, showing the potentiality of using the model.
