×

油藏模拟的统一热-复合-力学框架。 (英语) Zbl 1401.86012号

总结:我们提出了一个热-组分-力学耦合过程的油藏模拟框架。我们用有限体积法离散质量和能量守恒方程,用有限元法求解力学问题。我们用一阶向后欧拉表示时间。我们使用完全隐式(FI)和顺序隐式(SI)求解方案求解得到的非线性代数方程组。FI方法由于其无条件稳定性,对通用模拟具有吸引力。然而,FI方法需要为感兴趣的非线性问题开发一个复杂的热-复合力学框架,其中包括为耦合的多物理离散方程组构造完整的雅可比矩阵。另一方面,基于SI-的解决方案允许相对快速的开发,因为不同的仿真模块可以更容易地耦合。SI方案的挑战在于非线性收敛速度取决于在物理机制之间的耦合强度以及在不同物理模块之间的顺序更新策略的细节上有很大的影响。这里描述的灵活的基于自动微分的框架允许详细评估不同耦合方案对广泛的多物理地下问题的鲁棒性和计算效率。

MSC公司:

86A60型 地质问题
76S05号 多孔介质中的流动;过滤;渗流
6500万08 含偏微分方程初值和初边值问题的有限体积法
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部 链接

参考文献:

[1] Aboustit,B;阿德瓦尼,S;Lee,J,热弹性固结的变分原理和有限元模拟,国际数值杂志。分析。方法地质力学。,9, 49-69, (1985) ·Zbl 0553.73010号 ·doi:10.1002/nag.1610090105
[2] AD-GPRS:自动微分通用研究模拟器。https://supri-b.stanford.edu/research-areas/ad-gprs (2017)
[3] 阿梅罗,F;Simo,J,非线性耦合热力问题的新的无条件稳定分步方法,国际J。数值。方法工程,35,737-766,(1992)·Zbl 0784.73085号 ·doi:10.1002/nme.1620350408
[4] Aziz,K.,Settari,A:石油储层模拟。应用科学出版社(1979)
[5] Bevillon,D.,Masson,R:地质力学油藏模拟部分耦合方案的稳定性和收敛性分析。摘自:欧洲石油开采数学会议。意大利巴韦诺(2000)
[6] Borja,I.:塑性:建模和计算。柏林施普林格出版社(2013)·Zbl 1279.74003号 ·doi:10.1007/978-3-642-38547-6
[7] Butler,R,蒸汽辅助重力排水建模的新方法,J.Can。宠物。技术。,24, 42-51, (1985) ·doi:10.2118/85-03-01
[8] Cao,H.,Tchelepi,H.A.,Wallis,J.R.,Yardumian,H.E.:油藏模拟的并行可扩展非结构化CPR型线性解算器。在:SPE年度技术会议和展览会。石油工程师学会(2005)
[9] 卡斯泰莱托,N;白色,JA;Tchelepi,HA,双向耦合孔隙力学定应力迭代解的精度和收敛性,国际J·数值。分析。方法地质力学。,39, 1593-1618, (2015) ·doi:10.1002/nag.2400
[10] Christie,M.,Blunt,M.:第十个SPE比较解决方案项目:升级技术的比较。摘自:SPE油藏模拟研讨会。石油工程师协会(2001)
[11] 科茨,K.H.:状态方程组分模型。石油工程师学会(1980)。https://doi.org/10.2118/8284-PA网址 ·Zbl 0455.76090号
[12] Coussy,O.:生物力学。威利,纽约(2004)
[13] Crisfield,M.:固体和结构的非线性有限元分析。威利,纽约(1996)
[14] 大卫,C;Wong,T-F;朱,W;Zhang,J,多孔岩石中压实诱导渗透性变化的实验室测量:对地壳孔隙压力超压的产生和维持的影响,Pure Appl。地球物理学。,143, 425-456, (1994) ·doi:10.1007/BF00874337
[15] 院长,R;盖伊,X;斯通,C;Minkoff,S,《耦合多孔流体和地质力学技术的比较》,Soc.Petrol。工程,11,132-140,(2006)
[16] 德鲁克,D;Prager,W,土壤力学和塑性分析或极限设计,Q.Appl。数学。,10, 157-165, (1952) ·Zbl 0047.43202号 ·doi:10.1090/qam/48291
[17] 埃勒斯,W;Ellsiepen,P,Pandas:ein-fe-system zur模拟von sonderproblemen der bodenmechanik。baupraxis中的有限元:modellierung,berechnung und konstruktion,Beiträge zur Tagung FEM,98,431-400,(1998)
[18] Fedorenko,R,解椭圆差分方程的松弛方法,苏联计算机。数学。数学。物理。,1, 1092-1096, (1962) ·兹比尔0163.39303 ·doi:10.1016/0041-5553(62)90031-9
[19] 弗莱米什,B;Darcis,M;Erbertseder,K;费格尔,B;劳瑟,A;莫萨夫,K;缪兴,S;努斯克,P;塔托米尔,A;沃尔夫,M;Helmig,R,Dumux:DUNE,多相,组分,尺度,物理,多孔介质中的流动和传输,高级水资源。,34, 1102-1112, (2011) ·文件编号:10.1016/j.advwatres.2011.03.007
[20] Gai,X.:并行计算机上的地质力学和油藏流动耦合模型。德克萨斯大学奥斯汀分校博士论文(2004)
[21] Garipov,T.T.、Voskov,D.、Tchelepi,H.A.:SAGD和ES-SAGD操作的地质力学和热成分流的严格耦合。参加:SPE加拿大重油技术会议。加拿大卡尔加里(2015)。https://doi.org/10.2118/174508-MS网站
[22] Garipov,T.T.、White,J.、Lapene,A.、Tchelepi,H.A.:烃源岩热成熟的热流体力学模型。2016年第50届美国岩石力学地质力学研讨会。美国休斯顿(2016)
[23] 胡,L;温特菲尔德,PH;Fakcharoenphol,P;Wu,Y-S,强化地热储层中的新型全耦合流动和地质力学模型,J.Pet。科学。工程,107,1-11,(2013)·doi:10.1016/j.petrol.2013.04.05
[24] 黄,J;Griffiths,D,地质力学失效分析的返回映射算法和应力预测,J.Eng.Mech。,135, 276-284, (2009) ·doi:10.1061/(ASCE)0733-9399(2009)135:4(276)
[25] Hughes,T.:有限元法:线性静态和动态有限元分析。Courier Dover出版社(2012年)
[26] Jha,B;Juanes,R,用于模拟耦合流和油藏地质力学的局部保守有限元框架,《岩土学报》。,2139-153,(2007年)·doi:10.1007/s11440-007-0033-0
[27] Keilegavlen,E.,Nordbotten,J.M.:弱对称弹性力学的有限体积法。国际工程数值方法杂志(2017)
[28] Kim,J.:耦合地质力学和多相流的顺序方法。斯坦福大学博士论文(2010)
[29] Kim,J.:热成型力学的无条件稳定序贯方案:非绝热和扩展固定应力劈裂。摘自:SPE油藏模拟研讨会。美国休斯顿(2015)。https://doi.org/10.2118/173294-MS
[30] Kim,J;切列皮,H;Juanes,R,《耦合流和地质力学序列方法的稳定性和收敛性:固定应力和固定应变分裂》,计算。方法应用。机械。工程,2001591-1606,(2011)·兹比尔1228.74101 ·doi:10.1016/j.cma.2010.12.022
[31] Kim,J;谢列皮,HA;Juanes,R,地质力学与强毛细多相流的严格耦合,SPE J,18,1-123,(2013)·数字对象标识码:10.2118/141268-PA
[32] Klevtsov,S.、Castelletto,N.、White,J.、Tchelepi,H.:耦合多相储层流动和地质力学的区块预处理Krylov方法。致:ECMOR XIV-第15届欧洲石油开采数学会议(2016年)
[33] 科迪茨,O;Bauer,S;比尔克,L;博彻,N;德尔夫斯,J;费舍尔,T;U·高尔克;Kalbacher,T;Kosakowski,G;麦克德莫特,C;公园,C;半径,F;林克,K;邵,H;邵,H;孙,F;太阳,Y;辛格,A;塔隆,J;Walther,M;王,W;北岸渡边;吴,Y;谢,M;徐,W;Zehner,B,Opengeosys:一项用于多孔介质中热-水-机械/化学(THM/C)过程数值模拟的开源倡议,Environ。地球科学。,67, 589-599, (2012) ·数字对象标识码:10.1007/s12665-012-1546-x
[34] Lewis,R.W.,Schrefler,B.A.:多孔介质静态和动态变形与固结的有限元方法。威利,纽约(1998)·兹比尔0935.74004
[35] 李,P;Chalaturnyk,R,Gas-over-bitumen几何形状及其SAGD性能分析,储层地质力学耦合模拟,J.Can。宠物。技术。,46, 42-49, (2007)
[36] Li,P.,Chalaturnyk,R.等人:UTF A期项目与耦合储层地质力学模拟的历史匹配。参加:加拿大国际石油会议。加拿大石油学会(2005)
[37] Lie,K.-A.:使用MATLAB进行油藏模拟的简介:MATLAB油藏模拟工具箱(MRST)的用户指南。SINTEF ICT(2014)·Zbl 1425.76001号
[38] Maingue,M;Longuemare,P,耦合流体流动和岩石力学:储层和地质力学模拟器之间的部分耦合公式,石油天然气科学。技术。,57, 355-367, (2002) ·doi:10.2516/ogst:2002023
[39] Mandel,J,Consolidation des sols(etude mathématique)©,《岩土工程》,第3287-299页,(1953年)·doi:10.1680/geot.1953.3.7.287
[40] 市场,B;海德,Y;Ehlers,W,《动态多孔介质问题整体解和分裂解方案的比较》,国际J·数值。方法工程,82,1341-1383,(2010)·Zbl 1188.74065号
[41] 米凯利奇,A;惠勒,M,耦合流和地质力学迭代耦合的收敛性,计算。地质科学。,17, 455-461, (2013) ·兹比尔1392.35235 ·doi:10.1007/s10596-012-9318-y
[42] Minkoff,S;斯通,C;布莱恩特,S;Peszynska,M;惠勒,M,耦合流体流动和地质力学变形建模,J.Pet。科学。工程,38,37-56,(2003)·doi:10.1016/S0920-4105(03)00021-4
[43] 东南部明科夫;斯通,C;布莱恩特,S;Peszynska,M;惠勒,MF,耦合流体流动和地质力学变形建模,J.Pet。科学。工程师,38,37-56,(2003)·doi:10.1016/S0920-4105(03)00021-4
[44] Nikolaevskij,V.N.:多孔和断裂介质力学第8卷。《世界科学》(1990)·Zbl 0795.73003号
[45] 努里沙德,J;Tsang,CF;Witherspoon,PA,《饱和裂隙多孔岩石中的热-水力-机械耦合现象:数值方法》,J.Geophys。《固体地球研究》,89,10365-10373,(1984)·doi:10.1029/JB089iB12p10365
[46] Ottosen,N.,Ristinmaa,M.:本构建模力学。Elsevier,阿姆斯特丹(2005)·Zbl 0924.73075号
[47] Park,K,《孔隙流体-土壤相互作用分析的分区溶液程序稳定性》,国际期刊数值。方法工程,19,1669-1673,(1983)·Zbl 0519.76095号 ·doi:10.1002/nme.1620191106
[48] 佩内洛克斯,A;Rauzy,E;Freze,R,redlich-Kwong-soave体积的一致修正,流体相平衡。,8, 7-23, (1982) ·doi:10.1016/0378-3812(82)80002-2
[49] Prevost,JH,耦合场问题同时积分的分区求解程序,Commun。数字。方法工程,13,239-247,(1997)·兹伯利0878.73073 ·doi:10.1002/(SICI)1099-0887(199704)13:4<239::AID-CNM51>3.0.CO;2-2
[50] Rahmati,E.、Nouri,A.、Fattahpour,V.等人:下垂操作期间使用各向异性弹塑性模型进行盖层完整性分析。收件人:SPE重油会议-加拿大。石油工程师学会(2014)
[51] Rin,R.:多物理油藏模拟的隐式耦合框架。斯坦福大学博士论文(2017)
[52] Rin,R.,Tomin,P.,Garipov,T.,Voskov,D.,Tchelepi,H.:多物理问题的一般隐式耦合框架。摘自:SPE-182714-MS,SPE油藏模拟会议。美国蒙哥马利(2017)
[53] Rutqvist,J,tough-flac模拟器的现状以及与耦合流体流动和地壳变形相关的最新应用,计算。地质科学。,37, 739-750, (2011) ·doi:10.1016/j.cageo.2010.08.006
[54] 萨米尔,P;奥奈西,A;Gennaro,S,地质力学与油藏模拟耦合的实用迭代方案,SPE Reserve。评估。工程,11,892-901,(2008)·doi:10.2118/107077-PA
[55] 塞塔里,A;Walters,D,《地质力学与储层建模耦合进展及其在储层压实中的应用》,Soc.Petrol。工程师,6,14-17,(2001)
[56] Simo,J.C.,Hughes,T.J.:计算非弹性第7卷。Springer Science商业媒体(2006)·Zbl 0934.74003号
[57] Stüben,K,代数多重网格(AMG):经验与比较,应用。数学。计算。,13, 419-451, (1983) ·Zbl 0533.65064号
[58] 托马斯,L;下巴,L;皮尔逊,R;Sylte,J,地质力学与储层模拟耦合,Soc.Petrol。工程,8,350-358,(2003)
[59] 交易,D;塞塔里,A;Nghiem,L,油藏模拟器和地质力学模块之间的新迭代耦合,Soc.Petrol。工程,9,362-369,(2004)
[60] 沃斯科夫,D;扎杜林,R;Lucia,A,《使用SAGD的重油回收效率》,SAGD与丙烷共注以及STRIP-SAGD,计算。化学。工程师,8815-125,(2016)·doi:10.1016/j.compchemeng.2016.02.010
[61] 沃斯科夫,DV;Tchelepi,HA,两相多组分状态方程模拟非线性公式的比较,J.Pet。科学。工程,82-83,101-111,(2012)·doi:10.1016/j.petrol.2011.10.12
[62] Wallis,J.R.:不完全高斯消去作为广义共轭梯度加速度的预处理。摘自:第七届SPE油藏模拟研讨会。美国旧金山(1983年)。https://doi.org/10.2118/12265-MS网站
[63] 惠勒,MF;Gai,X,多孔弹性的迭代耦合混合和Galerkin有限元方法,数值方法偏微分方程,23,785-797,(2007)·Zbl 1115.74054号 ·doi:10.1002/num.20258
[64] 白色,JA;卡斯泰莱托,N;Tchelepi,HA,耦合孔隙力学的块分割解算器:统一框架,计算。方法应用。机械。工程,303,55-74,(2016)·Zbl 1425.74497号 ·doi:10.1016/j.cma.2016.01.008
[65] White,M.,Oostrom,M.:Stomp:多相地下运移。版本4.0,用户指南。里奇兰:太平洋西北国家实验室(2006)
[66] 杨,D;莫里迪斯,GJ;Blasingame,TA,《高度非均质多孔介质的全耦合多相流和地质力学解算器》,J.Compute。申请。数学。,270, 417-432, (2014) ·Zbl 1321.76062号 ·doi:10.1016/j.cam.2013.12.029
[67] Younis,R.M.:油藏模拟软件和求解算法的现代进展。斯坦福大学博士论文(2011)
[68] Zaydullin,R.,Voskov,D.,Tchelepi,H.:三相热模拟中基于状态方程和基于k值的方法的比较。多孔介质中的运输,(第1-24页)(2016a)。https://doi.org/10.1007/s11242-016-0795-7
[69] 扎杜林,R;沃斯科夫,D;Tchelepi,H,三相热成分模拟的相态识别旁路方法,计算。地质科学。,20, 461-474, (2016) ·兹比尔1392.76046 ·doi:10.1007/s10596-015-9510-y
[70] 周,Y;江,Y;Tchelepi,H,多段井油藏模型的可扩展多级线性求解器,计算。地质科学。,17, 197-216, (2013) ·Zbl 1382.86007号 ·doi:10.1007/s10596-012-9324-0
[71] 周,Y;江,Y;Tchelepi,HA,多段井油藏模型的可扩展多级线性求解器,计算。地质科学。,17, 197-216, (2013) ·Zbl 1382.86007号 ·doi:10.1007/s10596-012-9324-0
[72] 齐恩凯维奇,O;保罗,D;Chan,A,《土-孔-流体相互作用问题的无条件稳定交错解程序》,国际期刊数值。方法工程,261039-1055,(1988)·Zbl 0634.73110号 ·doi:10.1002/nme.1620260504
[73] Zienkiewicz,O.,Taylor,R.:固体和结构力学的有限元方法。Elsevier,阿姆斯特丹(2005)·Zbl 1084.74001号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。