Loading...

Multi-resolution Multiscale Finite Volume Method for Reservoir Simulation

Mosharaf Dehkordi, Mehdi | 2012

2039 Viewed
  1. Type of Document: Ph.D. Dissertation
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 45153 (08)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Mechanical Engineering
  6. Advisor(s): Taghizadeh Manzari, Mehrdad
  7. Abstract:
  8. Many of natural porous media, especially oil reservoirs, have strong heterogeneities that span a wide range of scales. These heterogeneities are manifested in the form of strong variations in the permeability field. These variations can be of several orders of magnitude within a small distance. Therefore, the flow in porous media is a multiscale Phenomenon. Due to prohibitive size of input data, numerical simulation of such problems needs extremely large computer memory and computational time, which can be impractical in some cases. In recent years, multiscale methods as a powerful tool have been employed to tackle this problem. In present study, a family of non-iterative Multiscale Finite Volume (MsFV )methods is investigated. The main goal here is to study the effects of coarse grids type and their arrangement on the accuracy, computational cost, and implementation of the MsFV methods. To achieve this goal, an altered coarse grids arrangement is proposed and is compared with those of the original MsFV method. Using this new grid arrangement leads to an easier implementation of the MsFV and in some cases can also lead to higher accuracy. Moreover, a Multi-resolution Multiscale Finite Volume (MrMsFV ) method was proposed which employs a set of coarse grids with different resolutions (scale) to solve the pressure equation. Then, using a post-processing step, the fine-scale pressure field is reconstructed and a conservative fine-scale velocity field is produced. This velocity field is used to solve transport equations. It is shown for several heterogeneous problems that the coarse grids arrangement can have considerable effects on the computational cost and accuracy of the MsFV methods. Furthermore, it is shown that using a proper set of coarse grids, some of the weaknesses (like non-physical peaks in the pressure field) of the MsFV methods can be overcome
  9. Keywords:
  10. Porous Media ; Inhomogeneity ; Multiscale Finite Volume Method ; Multiresolution Grid

 Digital Object List

 Bookmark

  • فهرست مطالب
  • لیست تصاویر
  • لیست جداول
  • شبیه‌سازی مخازن نفتی: موانع، مشکلات و راهکارها
    • مقدمه
    • روش‌هایی برای حل مسائل با رفتار چند مقیاسی
      • روش‌های همگون‌سازی
      • روش‌های افزایش مقیاس
      • روش‌های چند مقیاسی
    • تاریخچه روش‌های چند مقیاسی
      • روش‌های اجزاء محدود چند مقیاسی
      • روش‌های حجم محدود چند مقیاسی
      • برخی از محدودیت‌ها و مشکلات موجود در روش MsFV
    • جایگاه پژوهش حاضر
  • روش‌های حجم محدود چند مقیاسی
    • مقدمه
    • معادلات حاکم
    • روش حجم محدود چند مقیاسی استاندارد MsFV
      • اصول و بخش‌های اصلی یک روش حجم محدود چند مقیاسی
      • تولید شبکه‌های محاسباتی
      • تخمین فشار ریز مقیاس در روش حجم محدود چند مقیاسی
      • نحوه محاسبه توابع پایه‌ای و اصلاحی
      • استخراج معادله فشار درشت مقیاس و بدست آوردن میدان فشار ریز مقیاس
      • بازسازی میدان فشار
    • توسعه به جریان دو فازی
    • روش حجم محدود چند مقیاسی با شبکه جایگزین شده
      • تولید شبکه محاسباتی
      • تشریح روش ‌حجم محدود چند مقیاسی
      • فرآیند بازسازی میدان فشار
        • بازسازی میدان فشار درون قسمت‌های داخلی بلوک‌های درشت
        • بازسازی میدان فشار درون بلوک‌های درشت
        • پایستاری، دقت و هزینه محاسباتی روش‌های بازسازی میدان فشار
      • نکاتی در مورد پیاده‌سازی روش ACGMsFV
        • تخمین شارهای ریز مقیاس در مرکز سلول‌های ریز
        • نحوه اعمال شرایط مرزی مسئله کلی
    • هزینه محاسباتی
      • مسائل دو بعدی
      • فرمول‌بندی ماتریسی
        • ماتریس ضرایب مرتب شده
        • دستگاه معادلات کامل در روش ACGMsFV
        • بازسازی میدان فشار در روش ACGMsFV
    • روش حجم محدود چند مقیاسی چند درجه تفکیکی
      • کلیات
      • محاسبه توابع پایه‌ای و اصلاحی
      • روش تخمین شار چند نقطه‌ای
        • بلوک درشت مشترک بین چهار بلوک‌ چهارگانه
        • بلوک درشت مشترک بین دو بلوک‌ چهارگانه مجاور
        • بلوک درشت درون بلوک‌ چهارگانه
      • بدست آوردن حل ریز مقیاس و بازسازی میدان فشار
      • درشت‌نمایی محلی بلوک‌های دوگانه
        • ابزاری برای تولید یک شبکه چند درجه تفکیکی
      • هزینه محاسباتی
  • نتایج شبیه‌سازی عددی
    • مقدمه
      • معرفی هندسه و شرایط مرزی مسائل حل شده
      • نحوه محاسبه خطا و نام گذاری روش‌ها در بخش نتایج
    • نتایج روشACGMsFV
      • مسئله با میدان نفوذپذیری همگون
      • حل مسائل با میدان نفوذپذیری ناهمگون
        • مسائل حاوی چاه تزریق و برداشت
        • یک مسئله با جریان دو فازی با دیواره‌های فشار ثابت و چاه
    • نتایج روش MrMsFV
      • مسئله با میدان نفوذپذیری همگون
      • مسائل با میدان‌های نفوذپذیری ناهمگون
        • مسائل حاوی لایه‌های نفوذناپذیر
        • مسئله حاوی کانال‌هایی با نفوذپذیری بالا
        • مسائل با میدان‌های به شدت ناهمگون و اتفاقی
        • یک مسئله با میدان نفوذپذیری ناهمگون همراه با لایه‌های نفوذناپذیر
    • خلاصه و جمع‌بندی
  • بحث و نتیجه گیری
    • نتیجه‌گیری
    • پیشنهاد برای کارهای آینده
  • پیوست‌ها
    • شبیه‌سازی مخازن نفتی بر اساس روش حجم محدود استاندارد
      • مقدمه
      • مدل نفت سیاه: تعاریف و مفاهیم اولیه
      • معادلات مدل نفت سیاه
        • تفسیر فیزیکی عبارت موجود در معادلات بقای جرم
      • استخراج معادله فشار
        • باز نمودن عبارات انباشتگی در معادلات انتقال
          • حالت‌های بدون تغییر وضعیت سلول در طول یک گام زمانی
          • حالت‌های با تغییر وضعیت یک سلول در طول یک گام زمانی
        • صورت کلی معادله فشار
      • مدل‌های جانبی
        • مدل چاه
      • فرضیات مورد استفاده برای توسعه برنامه رایانه‌ای
      • خطی سازی معادلات حاکم
      • گسسته‌سازی معادلات
        • گسسته‌سازی مکانی معادله فشار
        • گسسته‌سازی مکانی معادلات انتقال
      • محاسبه برخی از خواص و اصلاح نتایج غیرفیزیکی
        • محاسبه کسر مولی گاز در فاز مایع با استفاده از فشار اشباع
        • محاسبه فشار نقطه حباب
        • اصلاح نتایج غیرفیزیکی
      • ساختار برنامه رایانه‌ای
      • نتایج عددی و اعتبار بخشی به برنامه رایانه‌ای توسعه داده شده بر اساس روش استاندارد حجم محدود
        • اولین مسئله مقایسه‌ای SPE
        • یک مسئله یک بعدی ناهمگون
    • مدل‌های فیزیکی جانبی و جدول خواص PVT
      • مدل‌های فیزیکی جانبی
        • خواص سنگ مخزن
      • آشنایی با جداول خواص PVT
        • جداول خواص PVT و جداول نفوذپذیری
        • نحوه متوسط گیری خواص
    • میدان فشار غیر یکنوا در روش MsFV
      • بروز نوسان‌های غیرفیزیکی در میدان فشار روش MsFV
    • مراجع
...see more