modelo geolÓgico cerro fortunoso

7/29/2019 MODELO GEOLGICO CERRO FORTUNOSO

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MODELO GEOLGICO CERRO FORTUNOSO: ALTERNATIVAS PARAPROBLEMAS DE RESOLUCIN EN GRILLA 3D

Alejandro SACCOMANO (1) y Victor TOLER (2)(1) Larriestra Geotecnologa, A.M.de Justo 1050 P3 of.15, CP 1107, C.A.B.A., Argentina. Email:

[email protected](2) YPF S.A., Av. Espaa 955, CP 5500, Mendoza, Argentina. Email: [email protected]

RESUMENUno de los beneficios que brinda la realizacin de un modelo 3D de un reservorio es laintegracin de todos los datos referidos al mismo en un mismo ambiente computacional.Es en esta integracin donde suelen detectarse inconsistencias entre datos provenientesde distintas fuentes. As mismo, durante la construccin del modelo, se deben hacer unaserie de simplificaciones y toma de decisiones que pueden entorpecer esta consistencia.Dentro de estas simplificaciones se destacan las limitaciones geomtricas que surgen deconstruir una grilla mediante celdas de paraleleppedos, con caras planas y rectas,pretendiendo describir la geometra de los reservorios limitados por horizontes y fallascurvados.

En este caso, se ha construido un modelo geolgico esttico para la Seccin Media ySuperior del Grupo Neuqun en el sector noreste del Yacimiento Cerro Fortunoso con elobjetivo de realizar una simulacin dinmica de un bloque de este yacimiento que seencuentra hidrulicamente aislado. El presente trabajo muestra el origen de losinconvenientes surgidos durante la puesta en marcha de la simulacin dinmica delmismo. Se describe la metodologa utilizada para generar el modelo estructural ypetrofsico como as tambin la integracin de esa informacin en un modelotridimensional y algunos inconvenientes surgidos durante la generacin de la grilla 3D y elreescale de la informacin de los pozos a esa resolucin.Palabras claves: caracterizacin esttica, modelo petrofsico, modelo estructural eintegracin de la informacin.

INTRODUCCIN

El bloque de explotacin Cerro Fortunoso se encuentra en la Cuenca Neuquina-Surmendocina y est ubicado a 85 km al sudeste de la localidad de Malarge, provinciade Mendoza, Repblica Argentina.El principal yacimiento de este bloque lo constituye el anticlinal de Cerro Fortunoso,productor de las areniscas fluviales del Grupo Neuqun. El rea analizada en este trabajose encuentra en la porcin noreste de esta estructura y constituye un bloquehidrulicamente aislado e involucra unos 45 pozos (Fig.1). El objetivo de este modelo esser utilizado en un simulador numrico, a fin de verificar si la metodologa aplicada parasu construccin y los resultados obtenidos son consistentes con la realidad observada enel campo. Sin embargo, en la inicializacin de la simulacin dinmica, se encontr que,en el 30% de los pozos, no haba buena correlacin entre los punzados y las arenas del

reservorio, pese a que se haba tenido especial cuidado en respetar esta correlacindurante la elaboracin del modelo petrofsico en pozos.


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INSERTAR FIGURA 1

Fig.1: Mapa base del sector noreste del Yac. Cerro Fortunoso mostrando el bloque

hidrulicamente aislado por fallas.

Existen diferentes causas que podran justificar estas diferencias. Un error en lascoordenadas del pozo, especialmente su cota, puede modificar las profundidades de lospases formacionales afectando las tareas de correlacin. Un efecto similar ocurre si no sedispone de la informacin correcta de la trayectoria de los pozos. Esto provoca que lassuperficies de los horizontes sean muy irregulares y carentes de consistencia geolgica.Esta irregularidad no permite que la grilla 3D se ajuste perfectamente a dichas superficiesen todos sus puntos, ya que est constituda por celdas de caras planas, y slo se puedeajustar por ejemplo en los nodos, y en forma aproximada en el resto de la cara de cadacelda. Por otro lado, las fallas se representan en forma muy simple en las grillas 3D comopilares rectos, lo cual genera una aproximacin de la geometra real de las fallas, y lospozos que las atraviesan se ven muy afectados durante el proceso de reescale de suspropiedades a la grilla 3D.


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Este trabajo, adems de resumir las distintas etapas atravesadas durante la elaboracindel modelo geolgico, intenta resaltar algunas metodologas que pueden resultar deutilidad como alternativa para superar algunos inconvenientes que suelen presentarsedurante el modelado de cualquier reservorio.

MODELO ESTRUCTURAL

El punto de partida de los trabajos fue la corroboracin de las coordenadas de boca depozo. La necesidad de contar con una base nica y confiable de la posicin x, y, z es vitalya que tienen asociadas las trayectorias de los sondeos, como as tambin los perfiles yel resto de la informacin referida a los pozos. En marzo de 2007 se realiz la campaade medicin de todas las coordenadas de bocas de pozo en el Yac. Cerro Fortunoso,utilizando GPS Geodsico en mtodo diferencial (con correccin).Con la seguridad de la posicin de las bocas de pozo, se procedi al anlisis de lainformacin de las trayectorias para asegurar una buena calidad de la ubicacin espacialde los futuros datos de los pozos. Se contaba como fuente de datos de desvo adireccionales de MWD, Dipmeter, y Totco. Es de destacar que el 60% de los pozos nocontaba con datos de direccional, con lo cual en algunos pocos se pudieron inferir lastrayectorias por tendencia de pozos vecinos, pero al resto se los ha considerado

verticales.Otro trabajo de base que se debi realizar es el anlisis de los perfiles de buzamiento conel objeto de identificar fallas e inclinaciones que afectan tanto la interpretacin estructuralcomo la estratigrfica. Se obtuvieron as datos de la actitud de los estratos: buzamiento yazimut. Los resultados de las interrupciones (posibles fallas) interpretadas en losdipmeter fueron contrastados con los perfiles de resistividad y SP de cada pozo. Estainformacin contribuye a la interpretacin y construccin de las secciones estructurales.A continuacin se realiz un anlisis estratigrfico en base a nueve parasecuenciasdentro del Grupo Neuqun Medio a Superior, definidas como unidades mapeables y queinvolucran a los niveles productivos del campo. Se correlacionaron as un conjunto depases para cada pozo y se construy un modelo estructural viable y admisible con elmarco tectnico regional. Para la interpretacin y correlacin de los pozos, se tuvieron encuenta los controles geolgicos y partes diarios (obtenindose los pases de formaciones),

perfiles elctricos de resistividad, SP y GR, y la interpretacin de los dipmeter.Con todo este bagaje de informacin chequeda y validada, se elaboraron una serie desecciones estructurales en distintas direcciones (Fig.2) y paralelamente se construyeronmapas de contornos estructurales al tope de cada parasecuencia (Fig.3). Luego, a partirdel cruce de estas dos fuentes de datos 2D, se gener un modelo estructural en tresdimensiones, con las superficies de tope (parasecuencia 9d PQS9d) y base(parasecuencia 5a PQS5a) del nivel productivo y un sistema de tres fallas principalespresentes en la zona.


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INSERTAR FIGURA 2

Fig.2: una de las secciones estructurales utilizadas en la construccin del modelo 3D.


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INSERTAR FIGURA 3

Fig.3: uno de los mapas de contornos estructurales utilizados en la construccin del modelo 3D.

Es de destacar que para la construccin del modelo estructural solo se utiliz lainformacin proveniente de aquellos pozos que contaban con datos de direccionalconfiables, lo que garantizaba que la posicin de fallas y horizontes estaran en laposicin correcta.


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MODELO PETROFSICO

En general, el estudio estuvo enfocado en la definicin y cuantificacin de parmetrospetrofisicos tales como volmenes litolgicos, porosidad efectiva y saturacin de agua.Para la interpretacin se tuvieron en cuenta registros de pozo abierto, datos de corona,recortes de perforacin y resultados de ensayos de produccin como as tambin la

historia de produccin de los pozos.El perfil de GR fue utilizado como cuantificador de arcillas, el de densidad para laporosidad de las rocas, y el de resistividad para el clculo de saturacin de fluidos.Para que las mediciones de GR y RhoB sean comparables entre un pozo y otro, estascurvas fueron normalizadas con el mtodo de 2 puntos (linear shift & scale factor) enreferencia a un pozo patrn que cuenta con la mayor y mejor informacin disponible(Fig.4).

Fig.4: Curvas de GR y RhoB normalizadas.

La curva de Vcl obtenida a partir del GR fue contrastada con los valores de arcillosidadobtenidos de los estudios de DRX de corona, logrando un buen ajuste con el modelo deYung Rock.


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Para el modelo de porosidad, bsicamente se trabaj con datos de corona y anlisis degrficos (crossplot) de densidad-neutrn con el fin de obtener los parmetros necesariospara el clculo de la porosidad efectiva (PhiE) proveniente de la curva de densidad.El perfil de PhiE as obtenido se contrast con las mediciones en corona, logrando unacorrelacin muy buena (Fig.5).

Fig.5: Ajuste de porosidad de perfiles y corona.

En lo que respecta a la saturacin, se eligi utilizar la ecuacin de Simandoux. Losvalores de los exponentes m, n y a fueron obtenidos a partir de datos de corona, y semantuvieron constantes en toda la interpretacin. La resistividad del agua de formacinse obtuvo a partir del SP, y la resistividad de las arcillas hmedas a partir de un crossplotcon Vcl.Cabe mencionar que durante la etapa de interpretacin petrofsica se fue contrastandolos resultados obtenidos con los respectivos controles geolgicos y ensayos y/o historiade produccin de pozos a fin de verificar, cualitativamente, la calidad de la interpretacin.El modelo petrofsico queda as construido a partir de GR, resistividad y densidad. Sinembargo, solo el 35% de los pozos presentan estas tres curvas. De este modo fuenecesario elaborar una metodologa que permita identificar niveles considerados porososen aquellos pozos donde no se cuenta con la suficiente informacin.Se confeccionaron perfiles discretos de clases litolgicas a partir fundamentalmente de

perfiles de resistividad, calibrando lmites (cutoffs) para la facies reservorio en los pozosdonde haba petrofsica, y aplicando las relaciones obtenidas al resto de los pozos. Losresultados se corresponden muy bien con los controles geolgicos, punzados y ensayos,logrando obtener un modelo aceptable de facies productiva.

MODELO ESTTICOCon las tareas descriptas hasta aqu, se logra obtener un marco estructural donde esposible generar una grilla 3D que luego deber ser poblada con propiedades petrofisicas.Diferentes pasos son necesarios seguir para el modelado de un reservorio, pero es


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fundamental tener una clara idea de la geologa de la zona ya que esto, sumado a toda lainformacin disponible, definir el camino a seguir.

Modelado de horizontesEl primer paso que se dio en la construccin del modelo esttico fue la carga de toda la

informacin en una nica plataforma de trabajo. Es de destacar que la informacinestructural 3D no siempre se utiliza directamente sino que a veces debe ser remodeladadentro de esta plataforma para poder ser utilizada. Esto implica ligeras variaciones quedeben ser verificadas previo a su utilizacin, particularmente en las zonas aledaas a lasfallas donde se generan potencialmente las mayores diferencias.Por esta razn se verific la consistencia de los pases de la unidad de estudio (markers)con la superficie generada en el modelo estructural 3D, observando algunasdiscrepancias. Estas se originaron bsicamente debido a que para la generacin delmodelo estructural no se haban considerado aquellos pozos sin informacin detrayectoria fiable. La implicancia de que el 60% de los pozos no cuenten con informacinde sus trayectorias y que se los considere verticales, es que sus datos no estn ubicadosen su posicin espacial real (Fig.6). Sin embargo, esos pozos fueron incluidos puestenan informacin petrofsica valiosa y, dado que los pozos eran escasos, se decidi

incorporar tambin sus markers en la construccin de unas nuevas superficies de tope ybase de la unidad de estudio. El resultado fue una superficie muy irregular,geolgicamente inconsistente, por lo cual se debi trabajar en el suavizado de la misma,utilizando algoritmos y respetando los markers o, en muy pocos casos, eliminandoaquellos pases difciles de ajustar y cuya informacin de pozo no comprometa la calidaddel modelo. De esta manera, las superficies resultantes se ajustaban a los markers ymantenan la consistencia con el modelo estructural.


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INSERTAR FIGURA 6

Fig.6: Los pozos con mala informacin de trayectoria no son ubicados espacialmente en forma

correcta, fundamentalmente la posicin vertical, generando irregularidades no realistas en las

superficies de los horizontes.

Generacin de la grillaUna vez obtenidas las superficies limitantes tope y base, se defini una grilla 3D conceldas de 45x45 metros en la horizontal condicionados por el distanciamiento mnimo depozo (150m) y un nmero de layers uniforme de aproximadamente 1 metro de espesor.Esta grilla de 840000 celdas en principio sobrepasa los lmites del rea de estudio, el cualocupa slo un sector de la grilla con la mitad de celdas. Cabe aclarar que estas celdas noson cubos perfectos, sin embargo sus seis caras son planas.

Esto implica un problema de origen geomtrico, pues se intenta representar el volumendel reservorio mediante un conjunto de celdas de caras planas, que forman pilares rectos.Esto impone restricciones a la geometra estructural a modelar, e introduce fuentes deerror sobretodo en la zona de fallas y en los layers cercanos a los horizontes que definenla grilla. Las superficies de los horizontes son ajustadas por los nodos de la grilla, pero lascaras planas de las celdas no pueden ajustarse a las curvaturas e irregularidades de lassuperficies. Lo mismo ocurre con las fallas, pues los pilares de la grilla son rectos y solopueden tener un nico valor de buzamiento promedio (Fig.7). Estos problemas se puedendisminuir construyendo la grilla con celdas de menor tamao, aunque aumentando la


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cantidad de celdas y trasladando el problema al momento de la simulacin dinmica porla capacidad de clculo que se requerir. Adems, inevitablemente cuanto mayor sea lacomplejidad estructural, mayor ser el nmero de celdas necesario para representar elvolumen del modelo. Si por otro lado las superficies de los horizontes son suaves y nopresentan irregularidades, la necesidad de celdas chicas disminuye. De all la necesidady conveniencia de tener muy bien medidas la informacin de base de los pozos.

Fig.7: Las celdas de la grilla tienen caras planas y no pueden ajustarse perfectamente a las

irregularidades de los horizontes y fallas.

Para poblar la grilla 3D con valores petrofsicos, en primera instancia se estiman aquellasceldas atravesadas por los pozos, que son las nicas celdas donde se dispone deinformacin medida. De este modo se generan pozos en la grilla con suscorrespondientes valores de curvas petrofsicas. Luego, el resto de las celdas sernestimadas utilizando alguna tcnica geoestadstica. Los pozos en la grilla tienen unaresolucin vertical menor (1m) que los perfiles originales (15cm), por lo que la estimacinresulta ser en cada celda un promediado de las curvas originales (reescale o upscaling).Este promedio en cada celda suele hacerse sobre los valores del perfil original que caenespacialmente dentro de la celda.Sin embargo puede ocurrir que el ajuste de la grilla 3D a los horizontes presente granerror en los pozos. Esto provoca que las curvas re-escaladas no presenten


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correspondencia estratigrfica con las originales. Una solucin puede implementarse silos promedios se hacen con un corrimiento en la vertical para que haya coincidenciaestratigrfica de la grilla con los perfiles originales. Como ejemplo en la Fig.7 se puedever que, de no efectuarse este desplazamiento, un tramo del perfil original justo debajodel tope quedara afuera de la grilla, y por otro lado las celdas inferiores tomaran valoresque corresponden a un tramo por debajo de la base.Este desplazamiento vertical, necesario para mantener la correspondencia entre laestratigrafa y petrofsica, provoca inevitablemente que los perfiles de los pozos de lagrilla no se encuentren a la profundidad real. Esta diferencia es nula si las superficies delos horizontes son suaves, pero puede ser importante si las superficies son muyirregulares y sobretodo en la zona de fallas. La construccin del modelo de fallas implica,en muchos casos, una deformacin forzada de los horizontes en el entorno a las mismaspara generar la escarpa de falla (rechazo), lo cual aumenta la posibilidad dediscrepancias entre markers y grilla en el entorno a las fallas, de hecho, el pozo donde seobservaron las mayores diferencias entre la posicin real y la que ocupaba en la grilla(10m) no solamente careca de informacin de direccional sino que tambin est cercanoa una falla.Esto torna razonable que la informacin de esos pozos sea ajustada a la grilla, o

equivalentemente proyectada desde la posicin real a la nueva posicin vertical. Estoguarda consistencia estratigrfica, aunque modifica la posicin espacial de la informacin(Fig.8).

Fig.8: Correccin vertical de la informacin de pozo para respetar la correspondencia entre la grilla

y la estratigrafa.


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Petrofsica de los pozos de grilla

Ms all del problema de desplazamiento en la vertical, las propiedades reescaladasfueron PhiE y Sw. Tambin se construy una curva de NTG a partir del porcentaje defacies productiva en cada celda, y una curva de facies que determina dnde se observfacies productiva en los pozos originales. En este proceso de reescalado es fundamental

verificar que las propiedades estadsticas de las distribuciones de los datos de origen nose alteren. En este sentido se verific que los histogramas de los perfiles originales y losde los pozos de grilla para PhiE y Sw son similares. Este anlisis debe hacersefundamentalmente en la facies productiva (Fig.9).Por otro lado, se calcularon los semivariogramas de facies (Fig.10) y de porosidad(Fig.11), ya que ms tarde fueron necesarios para poblar la grilla. Una vez superada estainstancia, se puebla el resto de la grilla a partir de los valores en los pozos y utilizandodistintas metodologas.

Fig.9: Histogramas de la porosidad en facies productiva, antes y despus del reescalado.


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Fig.10: Estimacin del semivariograma de facies.


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Fig 11: Estimacin del semivariograma de porosidad de la facies productiva.

Poblado de facies en la grillaDebido a que no se tena un conocimiento acabado acerca de las formas sedimentariasque se encontraran en la unidad de estudio en lo que se refiere a parmetrosgeomtricos, se decidi modelar la distribucin de facies mediante simulacin indicadora.Este mtodo de simulacin asigna valores de facies a cada celda utilizando variogramas,respetando los valores en los pozos y la proporcin total de arenas. Se verific quetambin se respetaron los valores de NTG.Como paso posterior se verificaron los resultados en cuanto a geoformas y distribucinvertical de arenas (entindase facies productivas), respecto de los cuales s se contabacon informacin. La simulacin arroj geoformas sedimentarias precisas y consistentescon el paleoambiente correspondiente al Gr. Neuqun Superior, que se trata bsicamente

de canales entrelazados efmeros con direcciones de corrientes aproximadamente N-S(Fig.12).


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Fig.12: Resultados de la simulacin indicadora e interpretacin de geoformas consistentes con el

modelo de paleoambiente.

La distribucin vertical de arenas es igualmente consistente con el conocimiento que setiene de esta seccin del Gr. Neuqun. Se sabe que esta unidad es grano y estratodecreciente, lo cual se refleja en una disminucin en la participacin de arenas hacia eltope de la unidad, como lo muestra el conteo de arenas del modelo (Fig.13). Comodetalle, es posible distinguir al menos tres ciclos con disminucin de participacin dearena hacia el techo adems de mostrar una disminucin de los espesores.


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Fig.13: Distribucin vertical de facies del modelo.

Poblado petrofsico de la grilla

Una vez obtenido el modelo de facies, se procede a poblar la grilla con valores deporosidad y Sw. Este modelado petrofsico se hace independientemente para cada faciesdel modelo, y extiende los valores medidos en pozos al resto de la grilla medianteSimulacin Gaussiana Secuencial, utilizando semivariogramas y respetando los datos depozos y su histograma.Para la saturacin de agua, si bien en un principio se gener un modelo mediante

simulacin estocstica, posteriormente se construy un modelo determinstico comofuncin de la altura a partir de informacin de curvas de presin capilar y la cota de FWL.Para el clculo se utilizaron dos ecuaciones distintas para describir la variacin desaturacin en funcin de la distancia al FWL. Una de ellas surge de los estudios depresin capilar realizados sobre una corona, con una porosidad de 13.4% y una K de10md. Esta curva es la ms pesimista de las estudiadas. La otra ecuacin utilizada fueobtenida por medio de anlisis realizado en los ensayos de terminacin de un pozo,donde se calcul una presin capilar y un flujo fraccional para poder construir una curvade Sw en funcin de la altura. En ambos casos se consider un FWL en 385m bajo niveldel mar, y la Sw de la facies no reservorio igual a 1.

Anlisis probabilstico del modelo y volumetra

El resultado de la simulacin tanto de facies como de petrofsica no es nico, puesaunque respeta los valores de pozo, tiene una componente aleatoria. Para poder hacerun anlisis del modelo de reservorio es necesario obtener un conjunto de soluciones orealizaciones y realizar un estudio probabilstico de valores. Se puebla cada una de lasrealizaciones obtenidas del modelo de facies con una realizacin distinta de laspropiedades petrofsicas. As se obtiene por ejemplo diferentes distribuciones deporosidad en distintos canales, siendo todos modelos equiprobables. En este proyecto secalcularon 30 realizaciones, obtenindose un resultado estadstico confiable ysignificativo (Fig.14).


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Fig.14: Arriba, resultado de la simulacin indicadora, una realizacin y probabilidad de facies.

Abajo, resultado de la simulacin de porosidad, una realizacin y el promedio.

Finalmente, con las 30 realizaciones de Facies, y de PhiE y Sw condicionadas a facies,se realizaron distintos clculos volumtricos de hidrocarburo, eligiendo comorepresentativo al P50 cuyo valor es 17.5 Mm3 para Sw de corona, y 20.8 Mm3 para elotro modelo de Sw (Fig.15).

Fig.15: Histograma con los clculos volumtricos.


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CONCLUSIONES

Se destaca la importancia de la informacin precisa de las coordenadas de bocas depozo, como as tambin de sus trayectorias, ya que de estas de colgaran el resto de lainformacin de pozo y en este sentido, pequeas incertidumbres ocasionanirregularidades en las superficies de los horizontes que no son consistentes

geolgicamente. Estas irregularidades ocasionan posteriores problemas en la generacinde la grilla 3D, pues no puede cubrir con precisin todo el volumen de roca en estudio.Esto implica que la informacin de los pozos, al ser trasladada a la grilla, no tiene buenacorrespondencia estratigrfica salvo que se efecte desplazamientos verticales.Se han resumido los diferentes problemas que fueron surgiendo a medida que seavanzaba en las distintas etapas del modelado y se proponen algunas alternativas paratratarlas:

1) Irregularidades en las superficies de los horizontes que no son consistentesgeolgicamente. Una cuestin importante es, no slo revisar los pases formacionalessino tambin las bocas de pozo y sus trayectorias, ya que pequeas incertidumbrespueden ocasionar grandes irregularidades que perjudican a la grilla 3D.

2) Los pozos en la grilla pueden no respetar la estratigrafa. Esto se debe a que la grilla3D, por problemas de resolucin, no se ajusta con precisin a los horizontes y markers.Se puede corregir desplazando verticalmente la informacin de los pozos para asegurarla correspondencia estratigrfica.

3) Inconsistencia con simulacin dinmica. Si hay corrimiento vertical de la informacinde los pozos de la grilla, los punzados tambin deben desplazarse para mantenerconsistencia con el modelo geolgico. Es conveniente tratar a los punzados como unperfil ms, y someterlo al mismo proceso de reescalado que las otras curvas.

Estos problemas tienden a desaparecer con tamaos de celdas menores. Sin embargo,el nmero de celdas impone un lmite, con lo cual las propuestas anteriores pueden seralternativas tiles para solucionar algunos de los inconvenientes que surgen en la

creacin de modelos geolgicos de reservorios.Como ayuda y para entender la relacin y repercusin que existe entre cada dato que setiene, obtiene o asume, se ha generado un diagrama bsico (Fig.16) de dependencia deinformacin y las repercusiones conforme se evoluciona en los procesos de creacin demodelos estticos.


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Fig.16: Uso de informacin en lacreacin de un modelo esttico.

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