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Uso de modelos de simulação para estimar fator de recuperação Use of reservoir simulation models to estimate recovery factor Denis J. Schiozer March – 2017 [email protected] UNICAMP/CEPETRO/UNISIM

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Uso de modelos de simulação para estimar fator de recuperação

Use of reservoir simulation models to

estimate recovery factor

Denis J. SchiozerMarch – 2017

[email protected]

UNICAMP/CEPETRO/UNISIM

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2

1) Recovery factor (RF) study

□ literature review

2) Model based decisions

□Closed loop

□NPV x RF (performance indicators)

3) Importance of R&D

Outline

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3

Based on study - literature review

Hard to find reliable data

□Partial description of reservoir characteristics

(specific places/regional/ missing data)

Definition RF

□ RF = Np / VOOIP

□ RF max = (Np + Expected production) / VOOIP

Recovery factor study

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4

Maximum reported FR

Recovery factor study

R 2 = 0.6304

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80%

F R má x imo

F R

L inear (F R )

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5

66 companies

Recovery factor study

R2 = 0.0075

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

1 11 21 31 41 51 61 71

E mpresa

F R

L inear (F R )

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6

Place

Recovery factor study

R2 = 0.0169

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

0 2 4 6 8 10 12 14 16

L oc a l

F R

L inear (F R )

Código Local(Região)

1 Alaska 8 Colorado

2 Texas 9 Mar do Norte/Noruega

3 Califórnia 10 Golfo do México

4 Louisiana 11 México

5 Wyoming, Montana 12 Canadá

6 New México 13 Illinois

7 Arkansas 14 Argélia

7 Florida, Alabama, Kansas, Mississipi 15 Angola

7 Oklahoma 16 Nigéria

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7

Year of initial production

Recovery factor study

R2 = 0.0021

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

1890 1905 1920 1935 1950 1965 1980 1995 2010 2025

Ano

F R

L inear (F R )

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8

Reported original oil in place

Recovery factor study

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

0 3 5 8 10 13 15

B ilhõesOrig ina l-Oil-In P la c e E stima do (bbl)

F R

L inear (F R )

R2 = 0.0512

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9

Onshore / Offshore (water depth)

Recovery factor study

R2 = 0.013

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

0 50 100 150 200 250 300 350 400

L â mina d´á g ua (m)

F R

L inear (F R )

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10

Average porosity

Recovery factor study

R2 = 0.0165

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

0 10 20 30 40 50

P orosida de (%)

F R

L inear (F R )

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11

Average permeability

Recovery factor study

R2 = 0.0158

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

0 1000 2000 3000 4000

P ermea bilida de (mD)

F R

L inear (F R )

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12

API gravity

Recovery factor study

R2 = 0.0758

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

5 15 25 35 45 55

AP I

F R

L inear (F R )

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13

Estimation of recovery factor is complex

□Reservoir (rock/fluid) properties

□Economic model

□Tax regime

□Investments / objective

Literature examples:

□high variability

□hard to find strong correlations

Important to consider particularities of each case

Remarks - Part 1

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14

Part 2 – Model Based Decisions

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Closed Loop Reservoir Management and

Development (model based decisions)

Simulation

models

High fidelity

models

Decision

Analysis

Data assimilation

algorithms

Geology, seismic,

well logs, well

tests, fluid

properties…

Data measurement

noise

Operational Noise Prod. Strategy Production

Fluid Movement

Predicted

output

Measured

output

PastFuture

Objective

Prod.

Strat.

Slide 15

Big loop

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16

Objective (Objective-function)

Project variables (G1)

□ Production system (platform, wells, ...)

Control variables (G2)

□ Field Operation

Field revitalization variables (G3)

□ IOR/EOR

It is important to

□ IOR/EOR in the development phase

□ consider uncertainties (rock/fluid/economic/operational …)

□ Integration with economic studies

□ Integration with production facilities (MIP)

Reservoir Development / Managment

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17

NPV x RF – average economic model

Best tested NPV strategy (14 wells)

Best tested RF strategy (22 wells)

Example 1 – NPV vs RF

-100.0

0.0

100.0

200.0

300.0

400.0

500.0

0.40 0.42 0.44 0.46 0.48 0.50 0.52

FR

VP

L (

Mil

es U

S$)

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18

3 economic oil prices (normalized)

Example 1 – NPV vs RF

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

FR norm

VP

L n

orm

alto

médio

baixo

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21

Influence of Investment on NPV and RF

Example 1 – NPV vs RF

0.40

0.42

0.44

0.46

0.48

0.50

0.52

800 900 1000 1100 1200

VPi (Milhões US$)

FR

(M

ilh

õe

s m

³)

-100

0

100

200

300

400

500

VP

L (

Mil

es

US

$)

Np

VPL

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22

Production strategy - polymer flooding

Optimization considering 3 approaches

A. Using NPV as objective-function;

B. Using RF as objective-function;

C. Using NPV as OF to select Investments and RF to optimize production

Optimization process divided in 2 phases

1. variables with influence in investment (project variables)

2. variables without influence in investment (control variables)

Example 2 – Polymer Flooding

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23

Study 2 – Polymer Flooding

Approach Objective

Function

NPV

(106 USD)

Np

(106 m³)

Wp

(106 m³)

RF Winj

(106 m³)

NProd NInj

Total

Investments

(106 USD)

A NPV 1456 58 59 0.19 77 11 4 2457

B RF -607 84 337 0.27 398 45 8 5322

C NPV+RF 1275 60 97 0.20 112 11 4 2491

Approach A

Phase 1 Phase 2

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24

Study 2 – Polymer Flooding

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25

Study 2 – Polymer Flooding

Additional informationEOR planned since the beginning yields much better results

Very different solutions

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Example 3 - Uncertanties

Uncertainties 214 scenarios:- Rock / fluid- Economic- Operational

Red – 214 possible scenariosBlue – best strategy for base caseBlack – representative models

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Example 3 - Uncertanties

9 representative models (possible scenarios)

9 different strategies NPV (billions)

E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9

RM1 2.24 1.91 0.79 1.33 1.42 0.96 1.48 1.32 1.72RM2 1.64 2.30 0.78 1.84 2.01 0.87 1.54 1.77 1.67RM3 0.80 1.04 1.64 0.97 0.65 1.14 1.06 1.05 0.57RM4 2.00 1.61 1.10 2.50 1.99 1.24 1.18 2.19 2.01RM5 1.36 1.70 0.82 1.68 2.41 0.87 1.31 1.55 1.72RM6 1.10 1.07 0.9.3 0.51 0.39 1.91 0.91 0.71 1.04

RM7 0.62 0.74 0.26 0.62 0.60 0.53 1.48 0.54 0.40

RM8 1.75 1.82 1.25 1.82 1.95 1.23 1.25 2.51 1.69RM9 2.27 2.18 1.08 1.67 2.07 1.56 1.24 2.13 2.97

EMV 1.54 1.56 0.97 1.52 1.53 1.14 1.27 1.47 1.60

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Example 3 - Uncertanties

9 representative models (possible scenarios)

9 different strategies NPV (billions)

E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9

RM1 2.24 1.91 0.79 1.33 1.42 0.96 1.48 1.32 1.72RM2 1.64 2.30 0.78 1.84 2.01 0.87 1.54 1.77 1.67RM3 0.80 1.04 1.64 0.97 0.65 1.14 1.06 1.05 0.57RM4 2.00 1.61 1.10 2.50 1.99 1.24 1.18 2.19 2.01RM5 1.36 1.70 0.82 1.68 2.41 0.87 1.31 1.55 1.72RM6 1.10 1.07 0.9.3 0.51 0.39 1.91 0.91 0.71 1.04

RM7 0.62 0.74 0.26 0.62 0.60 0.53 1.48 0.54 0.40

RM8 1.75 1.82 1.25 1.82 1.95 1.23 1.25 2.51 1.69RM9 2.27 2.18 1.08 1.67 2.07 1.56 1.24 2.13 2.97

EMV 1.54 1.56 0.97 1.52 1.53 1.14 1.27 1.47 1.60

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29

Uncertainties

□Need to change production strategy (IOR)

□Control variables (G2)

□Revitalization variables (G3)

□Concept of risk must be considered

Robustness (ex. G3 in advance)

Flexibility (ex. ICV)

Information (ex. 4DS)

MIP (integration with production facilities)

Example 3

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30

Different objectives: company – agency

Many solutions in-between

□Companies

Additional investments

□ IOR/EOR

□ Flexibilities (ICV, development in stages, ...)

□ Information (4DS, ...)

Additional production time

□ANP

Tax relief / other benefits

Remarks - Part 2

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Field development and management is a very complex process□People

PRH / research projects

□Technology R&D Innovation

Cooperation Companies/Universities

□ Investments Information (4DS), flexibility (ICV), laboratory experiments,

R&D

Long term projects

Investment in people and research is one way to increase the recovery factor of fields

Part 3 – R&D - Universities

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32

UNICAMP

ANP

PETROBRAS

BG/SHELL

FCMG

STATOIL

FAPESP/CAPES/CNPq

Acknowledgments

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Uso de modelos de simulação para estimar fator de recuperação

Use of reservoir simulation models to

estimate recovery factor

Denis J. SchiozerMarch – 2017

[email protected]

UNICAMP/CEPETRO/UNISIM

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Production Sharing (PS) vs Concession (Royaties&Income tax

(R&T)

Reservoir Example 5.4 billion m3

220 different strategies

Production up to zero NCF (net cash flow)

4 economic scenarios (1 more opt. / 4 more pes.)

Reservoir simulation study 3

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

0 5 10 15 20 25 30

Mil

lio

n (

US

D)

Production time (years)

NCF

NPV

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35

Reservoir simulation study 3

2,7

2,11,8

1,4

2,82,5

2,11,9

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

1 2 3 4

Np

(b

ilio

n m

3)

Economic Scenarios

Total Number of

Wells

Scenarios

1 2 3 4

Production Sharing 625 221 221 60

Royalty and Tax 625 255 221 221

RF 52%

RF 26%

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36

Reservoir simulation study 3

90

40

21

8

100

52

36

23

0

20

40

60

80

100

120

1 2 3 4

NP

V (b

illi

on

US

D)

Economic Scenarios

PSC R&T

66

33 31

11

73

45

34 34

0

20

40

60

80

1 2 3 4

Investm

ents

(b

illio

n U

SD

)

Economic Scenarios

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37

Reservoir simulation study 3

350

205

167

81

361

226

169

135

0

100

200

300

400

1 2 3 4

GR

(b

illio

ns U

SD

)

Economic Scenarios

PSC R&T

GR – govern revenue

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38

Reservoir simulation study 3

16%

35%27%

22% 19%

34%29%

19% 19%

34%29%

18% 22%

33%

30%

15%

20%

37%23%

20%22%

39%

22%

16%

20%

34%20%

14%

12%19%

35%22%

20%

5%

24%

43%

22%

11%

22%

39%

20%

10%

8%

26%

45%

21%

9%

14%

25%

12%5%

44%

PSC

R&T

PSC (%Denominator: TR obtained from strategies

optimized for R&T)

1 2 3 4Scenario

Absence of Revenue Generation

Royalties Taxes

Company Take

Special Participation

Government Share

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Uso de modelos de simulação para estimar fator de recuperação

Use of reservoir simulation models to

estimate recovery factor

Denis J. SchiozerMarch – 2017

[email protected]

UNICAMP/CEPETRO/UNISIM

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Estimation of recovery factor is complex

□Reservoir (rock/fluid) properties

□Economic model

□Tax regime

□ Investments / objective

Literature examples: high variability – hard to find strong correlations

Numerical Examples

□1 and 2) Maximum NPV x Maximum RF

□3) influence of tax regime

□4) influence of uncertainties

Final Remarks