Indicadores de desempenho, critérios e regras

O método de Barreto (2014) utiliza indicadores, critérios e regras para identificar se o campo, os poços e as regiões de monitoramento do poço (RMP3) apresentam potencial de avaliação. O autor utiliza a palavra potencial para exprimir exclusivamente a possibilidade operacional e não para garantir a viabilidade econômica da ICV. Assim, o componente que mostrar potencial tem maior possibilidade para receber uma ICV do que outro que não apresentar. Contudo, somente o resultado econômico, da simulação do reservatório com a ICV instalada, pode auxiliar efetivamente na decisão sobre a instalação da válvula. A avaliação de potencial ajuda a escolher as estratégias candidatas, filtrando as possibilidades.

Os indicadores eliminatórios selecionados por Barreto (2014), descritos na Tabela 3-1, são funções que correlacionam parâmetros de produção (dados do escoamento ou financeiros) para identificar a irrupção de água e aferir o impacto dessa frente em um determinado intervalo de tempo. As regras estabelecem as formas de comparação entre os indicadores e seus respectivos critérios. Por exemplo: em relação ao indicador 𝐼₂ o campo tem potencial de avaliação no tempo k se 𝐼₂𝐶𝑎𝑚𝑝𝑜(𝒌) < 𝐶₂𝐶𝑎𝑚𝑝𝑜, e não tem se 𝐼₂𝐶𝑎𝑚𝑝𝑜(𝒌) ≥ 𝐶₂𝐶𝑎𝑚𝑝𝑜. Para aferir o potencial de avaliação do campo são calculados os indicadores I1, I2 e I3 utilizando os dados de produção do campo. Para avaliar o potencial os poços são empregados os indicadores I2, I3 e I4 utilizando os dados de produção dos poços. E para as RMP, calcula-se o I2 e I3, com as informações das RMP. Para uma RMP ter potencial, é necessário que simultaneamente o poço e o campo também apresentem potencial.

Barreto (2014) utiliza 3 procedimentos para projetar o posicionamento e prever o controle das válvulas. No procedimento P1 ocorrem avaliações em cada tempo especificado, de forma ascendente, até identificar pelo menos uma RMP com potencial. O procedimento P2 classifica as RMP identificadas no P1, verifica qual apresenta maior potencial e com auxílio do indicador de projeto inclui as RMP vizinhas que tiverem corte de água semelhante, formando um conjunto de RMP, que é um candidato a receber uma ICV. Esse conjunto de RMP pode ser unitário ou conter várias RMP. O procedimento P3 otimiza o controle desse conjunto candidato e estima o impacto econômico. Se houver ganho, em relação ao melhor VPL anterior, o algoritmo acrescenta o posicionamento e o controle da ICV na estratégia referência.

Tabela 3-1: Indicadores de desempenho eliminatórios, regras e critérios usados para avaliar o potencial de aplicação de ICV (adaptado de Barreto, 2014; Barreto e Schiozer, 2015)

Indicadores e critérios Descrição das regras

𝑰_𝟏𝑪𝒂𝒎𝒑𝒐 – Razão entre o investimento necessário para instalar uma válvula e o VPL do campo sem válvulas.

𝐼₁𝐶𝑎𝑚𝑝𝑜 =InvestimentoICV VPLCampo

Regra: se I₁ < C₁, isto indica que o custo de instalação de poços inteligentes é compatível com o VPL previsto do campo. Portanto, a operação de ICV pode ser factível. 𝑪_𝟏𝑪𝒂𝒎𝒑𝒐 – Valor que indica que o valor do VPL do campo,

antes da instalação de válvulas, tem potencial para pagar o custo de uma válvula.

𝑰_𝟐(𝒙, 𝒕) – Variação proporcional do fluxo de caixa líquido (FCL) ao longo do tempo.

𝐼2(𝑥, 𝑡) =

FCL(x, t) − FCL(x, t − 1) FCL(x, t − 1)

Regra: se I2 < C2, isto indica que houve uma queda relevante no fluxo de caixa no tempo considerado. Desta forma, a operação de ICV pode ser factível.

𝑪_𝟐𝒙 – Valor negativo que indica que o fluxo de caixa líquido do campo, poço ou RMP decresce significativamente ao longo do tempo.

𝑰_𝟑(𝒙, 𝒕) – Variação proporcional do valor de corte de água (WCUT) ao longo do tempo.

𝐼3(𝑥, 𝑡) =

WCUT(x, t) − 𝑊𝐶𝑈𝑇(𝑥, 𝑡 − 1) WCUT(x, t − 1)

Regra: se I₃ > C₃, isto indica que houve um aumento relevante no corte de água no tempo

considerado. Assim, a operação de ICV pode ser factível.

𝑪_𝟑𝒙 – Valor positivo que indica que a variação do corte de água do campo, poço ou RMP cresce ao longo do tempo, sugerindo a operação de válvulas.

𝑰_𝟒(𝒑, 𝒕) – Erro médio quadrático4 _{do vetor de valores de} corte de água de todas as RMP de um poço j em relação à média do corte de água deste mesmo poço.

𝑊𝐶𝑈𝑇 ̅̅̅̅̅̅̅̅̅(𝑝, 𝑡) =∑𝑅 WCUT(p, r, t) 𝑝 𝑟=1 𝑅𝑝 𝐼₄(𝑝, 𝑡) =∑ (WCUT(p, r, t) − 𝑊𝐶𝑈𝑇̅̅̅̅̅̅̅̅̅(𝑝, 𝑡)) 2 𝑅𝑝 𝑟=1 𝑅𝑝 Regra: se I₄ > C₄, isto indica que a frente de água chega de forma heterogênea ao longo do poço, então a operação de ICV pode ser factível.

𝑪_𝟒𝑷𝒐ç𝒐 – Valor que indica se a distribuição do corte de água está regularmente distribuída ao longo do poço.

Notação:

x: componente (campo, poço ou RMP) r: RMP;

t: tempo; 𝐑𝐩: total de RMP do poço p;

A partir do tempo inicial, o P1 verifica em cada período de avaliação se há regiões com potencial. Quando houver, o algoritmo segue para o procedimento P2. O procedimento P1 aplica os critérios e as regras listados na Tabela 3-1 para avaliar os indicadores de desempenho eliminatórios e identificar três comportamentos: queda no fluxo de caixa, aumento no corte de água e distribuição irregular do corte de água ao longo do poço. A chegada da frente de água produz queda no fluxo de caixa e aumento do corte de água, por exemplo. O poço requer ICV somente quando a frente de água chega de forma heterogênea. Caso contrário, seria suficiente fechar o poço por completo.

O procedimento P2 identifica a RMP com maior potencial e verifica a possibilidade de agregar RMP vizinhas para formar um conjunto de RMP, candidato a receber uma ICV. Observa-se que o tempo utilizado no P2, para o cálculo dos indicadores classificatórios e do indicador de projeto I5, descritos na Tabela 3-2, é o mesmo em que se identifica o potencial da zona no P1, quando o objetivo é localizar variações nas condições de produção de óleo e água das zonas. Esse tempo apresenta uma condição de regime transiente. Para agrupar as regiões considerando um comportamento de produção mais estabilizado, o presente estudo não utiliza o indicador I5 e propõe que o agrupamento seja realizado considerando o histórico corte de água ao longo da vida do campo. Portanto, para delimitar, em cada poço, os conjuntos de RMP, candidatos à instalação de ICV, o presente trabalho emprega o método de agrupamento k- means.

O procedimento P3 otimiza o controle da região delimitada no P2 definindo o tempo de fechamento e avaliando a viabilidade financeira. Quando a região candidata é economicamente viável, o algoritmo adota a nova estratégia como referência. Por outro lado, quando não é, a opção é desconsiderada e o algoritmo retorna para o P1 e prossegue para a avaliação do tempo seguinte.

A metodologia de Barreto (2014) avalia o posicionamento e controle de somente de uma ICV por vez, desconsiderando a interferência de parâmetros cruzados, como o fechamento de várias regiões simultaneamente. O algoritmo é executado em três estágios usando três indicadores diferentes (I6, I2 e I7) 5 _{no P2 para classificar o potencial das RMP. A necessidade} de diferentes indicadores no P2 mostra que eles nem sempre são eficazes para classificar as regiões com maior potencial para a instalação de válvulas. Além do mais, a execução em vários

4 _{O indicador I}

4 inclui uma correção de grafia em relação à equação fornecida por Barreto (2014) e por Barreto e Schiozer (2015). Na equação original o expoente 2 foi posicionado equivocadamente resultando em um somatório

estágios permite que novas ICV sejam controladas em tempo anterior às previamente instaladas. E, mesmo dentro de um único estágio, o tempo de fechamento da ICV definido no P3 pode ser anterior ao último tempo avaliado no P1. Deste modo, ambos os casos permitem que novas válvulas fechem antes do que as incluídas e otimizadas anteriormente. Isto pode acelerar a chegada da frente de água nas regiões já consideradas, demandando a repetição da otimização e/ou resultando na instalação de mais válvulas de controle em outros pontos.

Tabela 3-2: Indicadores de desempenho classificatório e de projeto usados para avaliar o potencial de aplicação de válvulas de controle (Barreto, 2014; Barreto e Schiozer, 2015)

Indicador Descrição, regra e critério

I6 – Indicador classificatório - Razão entre o FCL da região e o custo de produção dos fluidos indesejados nas regiões.

Valor que quantifica a relevância do custo da produção de fluidos indesejados em relação ao fluxo de caixa líquido gerado.

Regra: Quanto maior a relevância do custo da

produção de fluidos indesejados, maior o potencial de aplicação de válvulas; os valores são ordenados em ordem descendente.

I7 – Indicador classificatório – FCL negativo.

Valores de FCL negativos são usados para classificar a potencialidade de aplicação de válvulas.

Regra: Quanto menor o valor do FCL negativo,

maior é o potencial para aplicação de válvulas de controle. Os valores são ordenados de forma ascendente.

I5 – Indicador de projeto - Diferença entre o corte de água entre a RMP com maior potencial de aplicação e o corte de água das completações vizinhas.

𝐂_𝟓 – Valor que indica a proximidade entre os valores do corte de água em duas regiões diferentes. Valores próximos indicam que as regiões podem ser agregadas para formar uma

região de controle por válvula maior.

Regra: se I5 ≤ C5, a RMP deve ser agregada à

região de maior potencial modificando os valores de s e d.

Barreto (2014) define os indicadores I2 e I3 como eliminatórios, mas também os utiliza como indicadores classificatórios. Desta forma, os indicadores I2, I3 I6 e I7 podem ser empregados para classificação dos poços e das RMP. Entretanto, o estudo não indica a relação objetiva entre esses indicadores e não justifica a ordem que podem ser utilizados. No P2, por exemplo, talvez fosse mais adequado iniciar a classificação pelo I7, já que a situação de fluxo de caixa negativo é mais crítica, em termos de impacto no VPL, do que os comportamentos analisados pelos demais indicadores classificatórios. Portanto, como não há ainda uma hierarquia confiável dos indicadores classificatórios, o presente estudo utiliza a estratégia de aumentar a restrição dos indicadores eliminatórios quando for necessário limitar o número de simulações.

Para que as decisões futuras sejam coerentes com as anteriores, durante a aplicação da metodologia, o presente estudo propõe uma avaliação que respeita o tempo, elaborando decisões em ordem cronológica, e que também analisa múltiplas possibilidades em cada período, considerando o efeito de parâmetros cruzados.

4

Metodologia

Este capítulo apresenta inicialmente a nomenclatura utilizada para nomear as regiões de interesse do poço (no modelo de simulação do reservatório): RMP, CRMP e RCP. Em seguida, realiza-se uma descrição geral da metodologia e o desenvolvimento de cada Módulo. Por último, descreve-se o método de otimização do controle reativo utilizado para validação do controle proposto.