Um método multiescala e multinível algébrico dinâmico (ADM) para simulação tridimensional de escoamentos água-óleo em reservatórios de petróleo muito heterogêneos

Autor: SANTOS, José Cícero Araujo dos
Přispěvatelé: LYRA, Paulo Roberto Maciel, CARVALHO, Darlan Karlo Elisiário de
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFPE
Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)
instacron:UFPE
Popis: FACEPE Atualmente, os modelos geocelulares de reservatórios de petróleo podem ter tamanhos da ordem de até 10⁹ volumes de controle e, em geral, a simulação dinâmica desses modelos na escala fina apresenta custo computacional impeditivo. De forma geral, são aplicadas técnicas de upscaling para definir modelos menos refinados, que podem ser tratados com os recursos disponíveis. Essas técnicas consistem em algum tipo de homogeneização dos parâmetros de escala fina, o que implica em perda de informação, levando à baixa acurácia (em relação à simulação direta), particularmente em meios altamente heterogêneos. Recentemente, os métodos Multiescala de Volumes Finitos Multiescala (MsFVM) foram desenvolvidos para minimizar essas perdas. Essas técnicas, nas quais operadores algébricos (restrição e prolongamento) são responsáveis pela transferência de informações entre as escalas, fornecem soluções mais precisas do que técnicas de upscaling com custo computacional reduzido, em comparação com a solução obtida diretamente na escala fina. Neste trabalho, é apresentado um método Multiescala e Multinível Algébrico Dinâmico (Algebraic Dynamic Multilevel - ADM). A fim de melhor capturar os fenômenos envolvidos, na definição da malha ADM usamos um método algébrico iterativo para a seleção da malha inicial (usada para começar a simulação bifásica), numa etapa de pré-simulação. Essa malha é posteriormente adaptada dinamicamente para que atenda a requisitos de acurácia pré-estabelecios pelo usuário. Para a solução das equações que modelam o escoamento de água e óleo em reservatórios de petróleo, foi utilizada a estratégia segregada IMPES (Implicit Pressure Explicit Saturation) onde o problema da pressão foi discretizado através do método multiescala e multinível ADM com o método dos volumes finitos com fluxos nas faces aproximadas por TPFA (Two Point Flux Approximation) e uma formulação upwind de primeira ordem no problema de saturação. Diversos problemas modelo foram estudados com bons resultados alcançados, como exemplo, uma norma de erro L2 de 0,014 na pressão com 20% de volumes ativos para um caso de teste proveniente do SPE-10 benchmark, com aceleração do processamento da ordem de 4. Nowadays, large reservoir fluid flow models may size up to 10⁹ control volumes and sometimes, the simulation of these fine scale models is impossible even using the most powerful parallel machines. In general, upscaling techniques are applied to define coarser, i.e., smaller, models that can be treated at reasonable computer resources and time. These techniques consist in homogenization of the fine scale models, in order to obtain representative static properties such as porosities and transmissibilities. This procedure naturally implies in loss of information, including small scale fractures, vugs and other details from the fine scale mesh. Recently, Multiscale Finite-Volume Methods (MsFVM) have been developed to handle highly heterogeneous reservoirs. These techniques, in which operators (restriction and prolongation) are responsible for transferring information between the fine and coarse scales, provide more accurate solutions than upscaled models with reduced CPU cost, compared to full fine scale simulations. In order to better capture the phenomena involved, in the definition of the ADM mesh we use an iterative algebraic method to select the initial mesh in a preprocessing step. This mesh is later dynamically adapted to meet pre-established accuracy requirements. For the solution of the equations that model the flow of water and oil in oil reservoirs, the Implicit Pressure Explicit Saturation (IMPES) strategy was used and the pressure problem was discretized through the multiscale and multilevel ADM method with the finite volume method with fluxes on the faces approximated with finite differences (Two Point Flux Approximation -TPFA) and a first-order upwind formulation in the saturation problem.
Databáze: OpenAIRE
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