Direccin General de Educacin Superior Tecnolgica

1. Datos Generales de la asignatura

Nombre de la asignatura:

Clave de la asignatura:

Crditos (Ht-Hp_ crditos):

Carrera:

Simulacin Numrica de Yacimientos

SPD-1301

2-3-5

Ingeniera Petrolera

2. Presentacin

Caracterizacin de la asignatura

La simulacin numrica de yacimientos es una disciplina relativamente moderna en ingeniera de yacimientos petroleros. Su potencial es enorme como herramienta de trabajo, para predecir el comportamiento de yacimientos bajo diferentes esquemas de explotacin siempre y cuando se entiendan las bases sobre las que est desarrollada.

En esta asignatura se realiza una introduccin a la simulacin numrica de yacimientos. Se estudian la bases tericas de la simulacin numrica y analtica de yacimientos y los aspectos prcticos y aplicaciones en campo de la simulacin de yacimientos.

Intencin didctica

La asignatura proporciona al estudiante conocimientos suficientes y relevantes para comprender los

fundamentos tericos y los aspectos prcticos de la simulacin de yacimientos, por lo que el temario

est organizado en cinco unidades.

En la primera unidad, se tratan los conceptos generales de la simulacin numrica de yacimientos

La segunda unidad, proporciona los conocimientos tericos y las bases para la programacin de algoritmos de las ecuaciones de flujo de fluidos en medios porosos.

La unidad tres explica la aproximacin numrica de las ecuaciones de flujo de fluidos.

En la unidad cuatro se desarrollan programas computacionales para los diferentes algoritmos numricos de solucin a los sistemas de ecuaciones lineales producto de la aproximacin numrica de las ecuaciones de flujo de fluidos.

La unidad cinco aborda los aspectos prcticos y las aplicaciones reales de la simulacin numrica de

yacimientos.

3. Participantes en el diseo y seguimiento curricular del programa

Lugar y fecha de elaboracin o

revisin

Participantes Observaciones

Instituto Tecnolgico Superior de

Cosamaloapan del 15 al 19 de

Octubre de 2012.

Ing. Jos Isidoro Beltrn.

Ing. Heriberto Beltrn

Beltrn.

Ing. Marco Santiago

Gonzlez.

Ing. Rolando Pacheco

Ramos.

Lic. en Pedagoga David

Ramrez Figueroa.

Definicin de la especialidad de

Simulacin y Produccin de

Pozos de la carrera de Ingeniera

Petrolera.

4. Competencias a desarrollar

Competencia general de la asignatura

El alumno comprender y aplicara los fundamentos tericos y los aspectos prcticos de la simulacin

numrica de yacimientos.

Competencias especficas

El alumno explicar los conceptos generales de simulacin numrica de yacimientos. El alumno aplicar conceptos fsicos y matemticos para obtener las ecuaciones que gobiernan el flujo de fluidos en medios porosos. El alumno aplicar algoritmos numricos para discretizar las ecuaciones de flujo de fluidos. El alumno analizar, describir y programar los diferentes algoritmos numricos para solucionar sistemas de ecuaciones lineales que surgen de la aproximacin de las ecuaciones de flujo de fluidos mediante diferencias finitas. El alumno entender la importancia de las aplicaciones de la simulacin numrica a casos reales por medio de modelos elaborados y modelos comerciales.

Competencias genricas

Competencias instrumentales

Capacidad de bsqueda, seleccin y anlisis de informacin en distintas fuentes.

Comunicacin oral y escrita.

Desarrollo de habilidades de investigacin de campo.

Capacidad de analizar problemas matemticos.

Competencias Interpersonales

Trabajo en equipo.

Habilidades interpersonales.

Competencias Sistmicas

Habilidades de Investigacin.

Capacidad de auto-aprendizaje.

Habilidad para trabajar en equipo.

5. Competencias previas de otras asignaturas

Competencias previas

Uso de los modelos matemticos y principios de mecnica de fluidos.

Identificar y clasificar los diferentes tipos de datos en programacin.

Utilizar funciones de programacin para la solucin de problemas por medio de la computadora.

6. Temario

Temas Subtemas

No. Nombre

1. Introduccin 1.1 Definicin y objetivo de la simulacin numrica de yacimientos. 1.2 La filosofa y metodologa del modelado numrico. 1.3 Clasificacin de los simuladores numricos. 1.4 Beneficios econmicos de la simulacin numrica de yacimientos. 1.5 La relacin de la simulacin numrica con balance de materia.

2.

Ecuaciones de flujo de fluidos en medios porosos.

2.1 Introduccin. 2.2 Ecuacin de continuidad en varias geometras de flujo. 2.3 Ecuacin de momento: Ley de Darcy. 2.4 Ecuacin de estado: Fluido ligeramente compresible. 2.5 Ecuacin general de flujo de fluidos a travs de medios porosos. 2.6 Programacin de algoritmos.

3.

Aproximacin numrica de las ecuaciones de flujo.

3.1 Introduccin. 3.2 Caractersticas de mallas numricas en diferentes geometras. 3.3 Mtodo de aproximacin mediante diferencias finitas.

3.3.1 Aproximaciones en espacio. 3.3.2 Aproximaciones en tiempo.

3.4 Implantacin de condiciones iniciales y de frontera. 3.5 Formulaciones implcita y explicita. 3.6 Conceptos de estabilidad, error y convergencia. 3.7 Solucin numrica de las ecuaciones para fluidos monofsicos.

3.7.1 Flujo unidimensional ligeramente incompresible. 3.7.2 Flujo unidimensional ligeramente compresible. 3.7.3 Comparacin con soluciones analticas.

. olucin num rica de las ecuaciones para flu os multifsicos.

. . cuaciones para flu o multifsico. 3.8.2 Aproximacin mediante diferencias finitas. 3.8.3 Planteamiento de la solucin.

3.8.4 Programacin de algoritmos.

4.

Solucin de sistemas lineales de ecuaciones.

. Introduccin. . todos directos. . todos iterati os. 4.4 Software libre y comercial

4.4.1 Software Libre (Scilab,MallaUNAM) 4.4.2 MatLab.

. rogramacin de algoritmos. 5. Aspectos prcticos de la

simulacin de yacimientos y aplicaciones de campo.

. Introduccin. . tapas de un estudio de simulacin. . nlisis y alidacin de informacin. . onstruccin del modelo.

. . odelo esttico. 5.4.1.1 Propiedades del fluido y la roca. 5.4.1.2 Unidades de flujo. . . . la oracin de la malla num rica. . . . signacin de propiedades.

. . odelo dinmico. 5.4.2.1 nlisis de datos de produccin . . . nlisis de datos de presin.

. . . eleccin del modelo dinmico.

7. Actividades de aprendizaje

Competencia especfica y genricas (a desarrollar y fortalecer por tema)

Definir el objetivo de la simulacin numrica de yacimientos de hidrocarburos.

Distinguir las ventajas de la simulacin numrica de yacimientos sobre otros mtodos al permitir el uso de la computadora como herramienta para la solucin de problemas.

Establecer la relacin de la simulacin numrica con balance de materia. Tema Actividades de aprendizaje

Introduccin.

Investigacin documental.

Lluvia de ideas para analizar las ventajas de la simulacin numrica de yacimientos con el balance de materia.

Realizar una mesa redonda para obtener las ideas de los estudiantes.

Competencia especfica y genricas (a desarrollar y fortalecer por tema)

Analizar y realizar el algoritmo de la Ecuacin de continuidad en varias geometras de flujo

Analizar y realizar el algoritmo de la Ley de Darcy.

Analizar y realizar el algoritmo de Ecuacin de estado: Fluido ligeramente compresible.

Analizar y realizar el algoritmo de Ecuacin general de flujo de fluidos a travs de medios porosos.

Tema Actividades de aprendizaje

Ecuaciones de Flujo de Fluidos en Medios

Porosos.

Investigacin Documental.

Exponer en plenaria el anlisis y deduccin de las Ecuaciones de: Continuidad en varias geometras de flujo, Ley de Darcy, Ecuacin de estado: Fluido ligeramente compresible y Ecuacin general de flujo de fluidos a travs de medios porosos, as como sus respectivos algoritmos.

Competencia especfica y genricas (a desarrollar y fortalecer por tema)

Conocer Caractersticas de mallas numricas en diferentes geometras. Describir el Mtodo de aproximacin mediante Diferencias Finitas en su formulacin implcita y

explicita. Determinar las condiciones iniciales y de frontera para el Mtodo de Diferencias Finitas. Establecer la convergencia, error y estabilidad, para el Mtodo de Diferencias Finitas. Comparar las soluciones analtica y numrica para las ecuaciones de fluidos monofsicos.

Establecer la solucin numrica y su algoritmo de las ecuaciones para flujos multifsicos. Tema Actividades de aprendizaje

Aproximacin Numrica de las Ecuaciones de

Flujo.

Investigacin documental. Exponer en plenaria la resolucin del Mtodo

de Diferencias Finitas aplicado a flujos monofsico y multifsico en su formulacin implcita y explicita con el establecimiento de las condiciones iniciales y de frontera as como su estabilidad convergencia y error.

Exponer en plenaria la comparativa entre las soluciones analtica y numrica para las ecuaciones de fluidos monofsicos.

Exponer en plenaria la solucin numrica mediante el mtodo de diferencias finitas as como su algoritmo de programacin para las ecuaciones de flujos multifsico.

Competencia especfica y genricas (a desarrollar y fortalecer por tema)

Analizar y describir los mtodos directos e iterativos para solucionar sistemas de ecuaciones lineales que surgen de la aproximacin de las ecuaciones de flujo de fluidos mediante diferencias finitas.

Establecer los algoritmos para solucionar sistemas de ecuaciones lineales que surgen de la aproximacin de las ecuaciones de flujo de fluidos mediante diferencias finitas y correrlos en software libre y comercial

Tema Actividades de aprendizaje

Solucin de Sistemas Lineales de Ecuaciones.

Investigacin documental.

Exponer en plenaria la aplicacin de los

mtodos de solucin para los algoritmos para

resolver sistemas de ecuaciones lineales que

surgen de la aproximacin de las ecuaciones

de flujo de fluidos mediante diferencias finitas.

Competencia especfica y genricas (a desarrollar y fortalecer por tema)

Definir las etapas de un estudio de simulacin.

Describir la importancia del anlisis y validacin de la informacin para la construccin de un modelo de simulacin.

Construir y aplicar a un caso real un modelo esttico y uno dinmico de simulacin numrica de yacimientos.

Tema Actividades de aprendizaje

Aspectos Prcticos de la Simulacin de

Yacimientos y Aplicaciones de Campo.

Investigacin documental. Exponer en plenaria las etapas de un estudio

de simulacin y la importancia del anlisis y validacin de la informacin requerida.

Exponer en plenaria los alcances de los

modelos estticos y dinmicos de simulacin numrica de yacimientos as como sus ventajas y desventajas.

8. Prcticas (para fortalecer las competencias de los temas y de la asignatura)

Realizar en software comercial Matlab un modelo esttico de simulacin numrica de Yacimientos.

Efectuar en software comercial Matlab un modelo dinmico de simulacin numrica de Yacimientos.

Realizar en software libre un modelo esttico de simulacin numrica de Yacimientos.

Efectuar en software libre un modelo dinmico de simulacin numrica de Yacimientos.

9. Proyecto integrador (Para fortalecer las competencias de la asignatura con otras

asignaturas)

Simulacin, anlisis y optimizacin de la produccin en pozos gasferos en base a diferentes

parmetros de una batera especfica. A fin de generar propuestas en la toma de decisiones

aplicables a medidas preventivas y/o correctivas en los procesos de conduccin, manejo y

comercializacin.

10. Evaluacin por competencias (especficas y genricas de la asignatura)

Desarrollar trabajos de investigacin.

Exmenes parciales

Exposicin de temas.

Participacin en foros acadmicos.

Desarrollo de prcticas.

Portafolio de evidencias.

Propiciar la coevaluacin y autoevaluacin.

Proyecto Integrador.

11. Fuentes de informacin (actualizadas considerando los lineamientos de la APA*)

1. Basic Applied Numerical Reservoir Simulation

ERTEKIN, T. et al. SPE TextBook, 2001 vol. 7

2. Petroleum Reservoir Simulation

AZIZ, K., and Settari, A.

LondresApplied Science Publisher Ltd., 1979

3. Principles of Petroleum Reservoir Engineering

CHIERICI, G.L. Berln Springer, 1994

4. Multiphase Flow in Fractured Petroleum Reservoirs, In Flow of Contaminants Transport in

KAZEMI, H. and Gilman, J.R.

Fractured Rocks LondonAcademic Press,1993

5. Applied Numerical Method with MatLab

FAUSETT, L. V. Upper Saddle River Prentice Hall, 1999

6. Numerical Computation in Science and Engineering.

POZRIKIDIS, C. Oxford, 1998

7. Handbook of Numerical Heat Transfer.

MINKOWYCZ, W.J. Interscience, 1988

8. Apuntes de Simulacin Numrica de Yacimientos.

ARANA O. V. H., TRUJILLO E. D., SANCHEZ V. J Facultad de Ingeniera, UNAM

* American Psychological Association (APA)