Modelagem e simulação do escoamento imiscível em meios porosos fractais descritos pela equação de Kozeny-Carman Generalizada

O presente trabalho trata do escoamento bifásico em meios porosos heterogêneos de natureza fractal, onde os fluidos são considerados imiscíveis. Os meios porosos são modelados pela equação de Kozeny-Carman Generalizada (KCG), a qual relaciona a porosidade com a permeabilidade do meio através de uma nova lei de potência. Esta equação proposta por nós é capaz de generalizar diferentes modelos existentes na literatura e, portanto, é de uso mais geral. O simulador numérico desenvolvido aqui emprega métodos de diferenças finitas. A evolução temporal é baseada em um esquema de separação de operadores que segue a estratégia clássica chamada de IMPES. Assim, o campo de pressão é calculado implicitamente, enquanto que a equação da saturação da fase molhante é resolvida explicitamente em cada nível de tempo. O método de otimização denominado de DFSANE é utilizado para resolver a equação da pressão. Enfatizamos que o DFSANE nunca foi usado antes no contexto de simulação de reservatórios. Portanto, o seu uso aqui é sem precedentes. Para minimizar difusões numéricas, a equação da saturação é discretizada por um esquema do tipo "upwind", comumente empregado em simuladores numéricos para a recuperação de petróleo, o qual é resolvido explicitamente pelo método Runge-Kutta de quarta ordem. Os resultados das simulações são bastante satisfatórios. De fato, tais resultados mostram que o modelo KCG é capaz de gerar meios porosos heterogêneos, cujas características permitem a captura de fenômenos físicos que, geralmente, são de difícil acesso para muitos simuladores em diferenças finitas clássicas, como o chamado fenômeno de dedilhamento, que ocorre quando a razão de mobilidade (entre as fases fluidas) assume valores adversos. Em todas as simulações apresentadas aqui, consideramos que o problema imiscível é bidimensional, sendo, portanto, o meio poroso caracterizado por campos de permeabilidade e de porosidade definidos em regiões Euclideanas. No entanto, a teoria abordada neste trabalho não impõe restrições para sua aplicação aos problemas tridimensionais.

砂砾岩储层流动单元四维模型研究

This article is an important part of "95" technological subject of SINOPEC. It has a large number of difficulties and workloads, and has significant theoretical meanings and practical value. The study area is composed of sandstone & conglomerate reservoir of alluvial fan & fan delta, which belong to Sha3 lower member and Sha4 upper member of lower tertiary of Yong'an Town Oilfield in Dongying Depression. The target stataum develops in the hanging wall of the synsedimentary fault in the scarp zone of Dongying Depression. The frequently intense movements result in the variation of sandstone and conglomerate reservoir and the evolution of the time and space of Sha3 lower member and Sha4 upper member in Yong'an Town Oilfield. As a result, it is difficult for the individual reservoir correlation at the root of fan, which bring about a tackle problem for the exploitation of oilfield. In this background, the research of fluid units will be more difficult. In this article, the new concepts, the new methods, and the new techniques of sedimentology, petroleum geology, reservoir geology, physics of crystal surface, dynamic & static state reservoir description and well logging geology are synthetically applied, and the computer technology are made full uses of, and the identifying, dividing and appraising of the two-formation-type sandstone & conglomerate reservoir fluid units of Sha3 lower member and Sha4 upper member systemically analyzed in Yong'an Town Oilfield, Dongying Depression. For the first time, the single-well model, the section model, the plane model, the nuclear magnetism log model, the microcosmic network model, the 4-D geology model and the simulation model of the two-formation-type reservoir fluid units of the of sandstone & conglomerate reservoir of Sha3 lower member and Sha4 upper member are established, and the formative mechanism and distributing & enrichment laws of oil-gas of the two type of sandstone and conglomerate reservoir fluid units are revealed. This article established the optimizing, identifying, classifying and appraising standard of the two-formation-type reservoir fluid units of the of sandstone and conglomerate reservoir of Sha3 lower member and Sha4 upper member, which settles the substantial foundations for static state model of the fluid units, reveals the macroscopic & microcosmic various laws of geometrical static state of the fluid units, and instructs the oil exploitation. This article established static state model of the two-formation-type sandstone and conglomerate reservoir fluid units by using the multi-subject theories, information and techniques, and reveals the geometrical configuration, special distribution and the oil-gas enrichment laws of the sandstone and conglomerate reservoir fluid units. For the first time, we established the nuclear magnetism log model of the two-formation-type sandstone and conglomerate reservoir of Sha3 lower member and Sha4 upper member, which reveals not only the character and distributing laws of the porosity and permeability, bat also the formation and distribution of the movable fluid. It established six type of microcosmic net model of the two-formation-type sandstone and conglomerate reservoir of Sha3 lower member and Sha4 upper member in the working area by using the advanced theories, such as rock thin section, SEM, image analysis, intrusive mercury, mold, rock C.T. measure & test image etc., which reveals the microcosmic characteristic of porosity & throat, filterate mode and microcosmic oil-gas enrichment laws of the sandstone and conglomerate reservoir. For the first time, it sets up the 4-D model and mathematic model of the sandstone and conglomerate reservoir, which reveals the distributing and evolving laws of macroscopic & microcosmic parameters of the two-formation-type sandstone and conglomerate reservoir and oil-gas in 4-D space. At the same time, it also forecasts the oil-gas distribution and instructs the oilfield exploitation. It established reservoir simulation model, which reveals the filterate character and distributing laws of oil-gas in different porosity & throat net models. This article established the assistant theories and techniques for researching, describing, indicating and forecasting the sandstone and conglomerate reservoir fluid units, and develops the theories and techniques of the land faces faulted basin exploitation geology. In instructing oilfield exploitation, it had won the notable economic & social benefits.

Evaluation Of Reservoir Model Integration With Deterministic And Probabilistic Streamflow Forecasts

Due to the increase in water demand and hydropower energy, it is getting more important to operate hydraulic structures in an efficient manner while sustaining multiple demands. Especially, companies, governmental agencies, consultant offices require effective, practical integrated tools and decision support frameworks to operate reservoirs, cascades of run-of-river plants and related elements such as canals by merging hydrological and reservoir simulation/optimization models with various numerical weather predictions, radar and satellite data. The model performance is highly related with the streamflow forecast, related uncertainty and its consideration in the decision making. While deterministic weather predictions and its corresponding streamflow forecasts directly restrict the manager to single deterministic trajectories, probabilistic forecasts can be a key solution by including uncertainty in flow forecast scenarios for dam operation. The objective of this study is to compare deterministic and probabilistic streamflow forecasts on an earlier developed basin/reservoir model for short term reservoir management. The study is applied to the Yuvacık Reservoir and its upstream basin which is the main water supply of Kocaeli City located in the northwestern part of Turkey. The reservoir represents a typical example by its limited capacity, downstream channel restrictions and high snowmelt potential. Mesoscale Model 5 and Ensemble Prediction System data are used as a main input and the flow forecasts are done for 2012 year using HEC-HMS. Hydrometeorological rule-based reservoir simulation model is accomplished with HEC-ResSim and integrated with forecasts. Since EPS based hydrological model produce a large number of equal probable scenarios, it will indicate how uncertainty spreads in the future. Thus, it will provide risk ranges in terms of spillway discharges and reservoir level for operator when it is compared with deterministic approach. The framework is fully data driven, applicable, useful to the profession and the knowledge can be transferred to other similar reservoir systems.

Aquisição e construção de modelos estáticos análogos a reservatórios petrolíferos com tecnologia lidar e georadar

The present work develops a methodology to establish a 3D digital static models petroleum reservoir analogue using LIDAR and GEORADAR technologies. Therefore, this work introduce The methodolgy as a new paradigm in the outcrop study, to purpose a consistent way to integrate plani-altimetric data, geophysics data, and remote sensing products, allowing 2D interpretation validation in contrast with 3D, complexes depositional geometry visualization, including in environmental immersive virtual reality. For that reason, it exposes the relevant questions of the theory of two technologies, and developed a case study using TerraSIRch SIR System-3000 made for Geophysical Survey Systems, and HDS3000 Leica Geosystems, using the two technologies, integrating them GOCAD software. The studied outcrop is plain to the view, and it s located at southeast Bacia do Parnaíba, in the Parque Nacional da Serra das Confusões. The methodology embraces every steps of the building process shows a 3D digital static models petroleum reservoir analogue, provide depositional geometry data, in several scales for Simulation petroleum reservoir

Predição não-linear de curvas de produção de petróleo via redes neurais recursivas

One of the main activities in the petroleum engineering is to estimate the oil production in the existing oil reserves. The calculation of these reserves is crucial to determine the economical feasibility of your explotation. Currently, the petroleum industry is facing problems to analyze production due to the exponentially increasing amount of data provided by the production facilities. Conventional reservoir modeling techniques like numerical reservoir simulation and visualization were well developed and are available. This work proposes intelligent methods, like artificial neural networks, to predict the oil production and compare the results with the ones obtained by the numerical simulation, method quite a lot used in the practice to realization of the oil production prediction behavior. The artificial neural networks will be used due your learning, adaptation and interpolation capabilities

Modelling the surface circulation and thermal structure of a tropical reservoir using three-dimensional hydrodynamic lake model and remote-sensing data

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Aquisição e construção de modelos estáticos análogos a reservatórios petrolíferos com tecnologia lidar e georadar

The present work develops a methodology to establish a 3D digital static models petroleum reservoir analogue using LIDAR and GEORADAR technologies. Therefore, this work introduce The methodolgy as a new paradigm in the outcrop study, to purpose a consistent way to integrate plani-altimetric data, geophysics data, and remote sensing products, allowing 2D interpretation validation in contrast with 3D, complexes depositional geometry visualization, including in environmental immersive virtual reality. For that reason, it exposes the relevant questions of the theory of two technologies, and developed a case study using TerraSIRch SIR System-3000 made for Geophysical Survey Systems, and HDS3000 Leica Geosystems, using the two technologies, integrating them GOCAD software. The studied outcrop is plain to the view, and it s located at southeast Bacia do Parnaíba, in the Parque Nacional da Serra das Confusões. The methodology embraces every steps of the building process shows a 3D digital static models petroleum reservoir analogue, provide depositional geometry data, in several scales for Simulation petroleum reservoir

Predição não-linear de curvas de produção de petróleo via redes neurais recursivas

One of the main activities in the petroleum engineering is to estimate the oil production in the existing oil reserves. The calculation of these reserves is crucial to determine the economical feasibility of your explotation. Currently, the petroleum industry is facing problems to analyze production due to the exponentially increasing amount of data provided by the production facilities. Conventional reservoir modeling techniques like numerical reservoir simulation and visualization were well developed and are available. This work proposes intelligent methods, like artificial neural networks, to predict the oil production and compare the results with the ones obtained by the numerical simulation, method quite a lot used in the practice to realization of the oil production prediction behavior. The artificial neural networks will be used due your learning, adaptation and interpolation capabilities

油藏数值模拟中井筒压力梯度的校正方法

有限元法用于油藏数值模拟具有独特的优越性.由于井筒附近流动的特殊性,直接采用数值模拟得到的压力梯度计算油井产量会导致较大的误差.本文分析了数值模拟中井筒压力梯度产生误差的原因,在此基础上提出了计算井筒压力梯度的校正公式.计算结果表明,压力梯度校正公式可显著提高油井产量的计算精度,并能有效地减少井筒附近的网格剖分数量,从而提高了计算效率.

Redução de dimensionalidade em equilíbrio de fases fluidas

Atualmente, existem modelos matemáticos capazes de preverem acuradamente as relações entre propriedades de estado; e esta tarefa é extremamente importante no contexto da Engenharia Química, uma vez que estes modelos podem ser empregados para avaliar a performance de processos químicos. Ademais, eles são de fundamental importância para a simulação de reservatórios de petróleo e processos de separação. Estes modelos são conhecidos como equações de estado, e podem ser usados em problemas de equilíbrios de fases, principalmente em equilíbrios líquido-vapor. Recentemente, um teorema matemático foi formulado (Teorema de Redução), fornecendo as condições para a redução de dimensionalidade de problemas de equilíbrios de fases para misturas multicomponentes descritas por equações de estado cúbicas e regras de mistura e combinação clássicas. Este teorema mostra como para uma classe bem definidade de modelos termodinâmicos (equações de estado cúbicas e regras de mistura clássicas), pode-se reduzir a dimensão de vários problemas de equilíbrios de fases. Este método é muito vantajoso para misturas com muitos componentes, promovendo uma redução significativa no tempo de computação e produzindo resultados acurados. Neste trabalho, apresentamos alguns experimentos numéricos com misturas-testes usando a técnica de redução para obter pressões de ponto de orvalho sob especificação de temperaturas.

Uma Metodologia de Estudo de Simulação Tridimensional de Escoamento Turbulento Estratificado no Reservatório de Plantas Hidrelétricas.

Uma simulação numérica que leva em conta os efeitos de estratificação e mistura escalar (como a temperatura, salinidade ou substância solúvel em água) é necessária para estudar e prever os impactos ambientais que um reservatório de usina hidrelétrica pode produzir. Este trabalho sugere uma metodologia para o estudo de escoamentos ambientais, principalmente aqueles em que o conhecimento da interação entre a estratificação e mistura pode dar noções importantes dos fenômenos que ocorrem. Por esta razão, ferramentas de simulação numérica 3D de escoamento ambiental são desenvolvidas. Um gerador de malha de tetraedros do reservatório e o modelo de turbulência algébrico baseado no número de Richardson são as principais ferramentas desenvolvidas. A principal dificuldade na geração de uma malha de tetraedros de um reservatório é a distribuição não uniforme dos pontos relacionada com a relação desproporcional entre as escalas horizontais e verticais do reservatório. Neste tipo de distribuição de pontos, o algoritmo convencional de geração de malha de tetraedros pode tornar-se instável. Por esta razão, um gerador de malha não estruturada de tetraedros é desenvolvido e a metodologia utilizada para obter elementos conformes é descrita. A geração de malha superficial de triângulos utilizando a triangulação Delaunay e a construção do tetraedros a partir da malha triangular são os principais passos para o gerador de malha. A simulação hidrodinâmica com o modelo de turbulência fornece uma ferramenta útil e computacionalmente viável para fins de engenharia. Além disso, o modelo de turbulência baseado no número de Richardson leva em conta os efeitos da interação entre turbulência e estratificação. O modelo algébrico é o mais simples entre os diversos modelos de turbulência. Mas, fornece resultados realistas com o ajuste de uma pequena quantidade de parâmetros. São incorporados os modelos de viscosidade/difusividade turbulenta para escoamento estratificado. Na aproximação das equações médias de Reynolds e transporte de escalar é utilizando o Método dos Elementos Finitos. Os termos convectivos são aproximados utilizando o método semi-Lagrangeano, e a aproximação espacial é baseada no método de Galerkin. Os resultados computacionais são comparados com os resultados disponíveis na literatura. E, finalmente, a simulação de escoamento em um braço de reservatório é apresentada.

Implementação paralelizada de métodos de resolução de sistemas algébricos na simulação de reservatórios de gás

Desde a década de 1960, devido à pertinência para a indústria petrolífera, a simulação numérica de reservatórios de petróleo tornou-se uma ferramenta usual e uma intensa área de pesquisa. O principal objetivo da modelagem computacional e do uso de métodos numéricos, para a simulação de reservatórios de petróleo, é o de possibilitar um melhor gerenciamento do campo produtor, de maneira que haja uma maximização na recuperação de hidrocarbonetos. Este trabalho tem como objetivo principal paralelizar, empregando a interface de programação de aplicativo OpenMP (Open Multi-Processing), o método numérico utilizado na resolução do sistema algébrico resultante da discretização da equação que descreve o escoamento monofásico em um reservatório de gás, em termos da variável pressão. O conjunto de equações governantes é formado pela equação da continuidade, por uma expressão para o balanço da quantidade de movimento e por uma equação de estado. A Equação da Difusividade Hidráulica (EDH), para a variável pressão, é obtida a partir deste conjunto de equações fundamentais, sendo então discretizada pela utilização do Método de Diferenças Finitas, com a escolha por uma formulação implícita. Diferentes testes numéricos são realizados a fim de estudar a eficiência computacional das versões paralelizadas dos métodos iterativos de Jacobi, Gauss-Seidel, Sobre-relaxação Sucessiva, Gradientes Conjugados (CG), Gradiente Biconjugado (BiCG) e Gradiente Biconjugado Estabilizado (BiCGStab), visando a uma futura aplicação dos mesmos na simulação de reservatórios de gás. Ressalta-se que a presença de heterogeneidades na rocha reservatório e/ou às não-linearidades presentes na EDH para o escoamento de gás aumentam a necessidade de métodos eficientes do ponto de vista de custo computacional, como é o caso de estratégias usando OpenMP.