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多孔介质中热成分反应流的多级预处理器。 (英语) Zbl 07506171号

摘要:我们提出了一系列用于耦合热-组分-反应油藏模拟问题的多级预处理程序。工业实践中最常用的预处理方法是约束压力剩余法(CPR),它是为等温模型设计的,并没有为能量方程提供特定的策略。对于热模拟,温度未知的处理不当会导致严重的收敛性下降。当存在强热扩散时,能量方程表现出明显的椭圆行为,无法通过CPR第二阶段进行精确修正。在这项工作中,我们使用Schur-complement分解来提取温度子系统,并应用代数多重网格(AMG)近似作为额外的预处理阶段来改进能量方程的处理。我们给出了使用超稠油的几个二维热空气喷射问题的结果,包括具有挑战性的反应式原位燃烧(ISC)案例。我们表明,从对流主导型(高Péclet数)到扩散主导型(低Pécle数),不同热状态下的性能和鲁棒性都有所改善。与均匀和非均匀介质的标准CPR相比,线性迭代次数减少了40–85%,并且新方法对热状态几乎不敏感。

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76倍 流体力学
80-XX岁 经典热力学,传热
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参考文献:

[1] Briggs,P.J。;巴龙,P。;富利洛夫,R.J。;Wright,M.S.,《稠油油藏开发》,J.Pet。技术。,40, 206-214 (1988)
[2] Prats,M.,《热回收》,SPE专题丛书,第7卷(1982年)
[3] 汉堡,J.G。;Sahuquet,B.,Les méthodes theriques de production des hydrocarborus-5。现场燃烧,实验室原理和研究,Rev.Inst.Fr.Pét。,32, 141-188 (1975)
[4] Lake,L.W.,《提高石油采收率》(1989),普伦蒂斯·霍尔公司:普伦蒂斯霍尔公司新泽西州老塔潘
[5] Burger,J.G.,《油藏自燃》,SPE J.,16,73-81(1976)
[6] Crookston,R.B。;Culham,W.E。;Chen,W.H.,热回收过程的数值模拟模型,SPE J.,19,37-58(1979)
[7] Coats,K.H.,现场燃烧模型,SPE J.,20,533-554(1980)
[8] Youngren,G.K.,《原位燃烧储层模拟器的开发和应用》,SPE J.,20,39-51(1980)
[9] Young,L.C。;Stephenson,R.E.,《油藏模拟的广义组分方法》,SPE J.,23,727-742(1983)
[10] 鲁宾,B。;Buchanan,L.W.,《通用热模型》,SPE J.,25202-214(1985)
[11] Michelsen,M.L.,等温闪蒸问题。第一部分稳定性,液相平衡。,9, 1-19 (1982)
[12] Michelsen,M.L.,《等温闪光问题》。第二部分。相裂计算,流体相平衡。,9, 21-40 (1982)
[13] Whitson,C.H。;Michelsen,M.L.,《负闪光》,流体相平衡。,53, 51-71 (1989)
[14] CMG,STARS技术说明,2016年。
[15] 斯伦贝谢,ECLIPSE油藏模拟器,技术说明,2015年。
[16] Cao,H.,《通用模拟器技术的发展》(2002),斯坦福大学,加利福尼亚州斯坦福,博士论文
[17] Lapene,A.,Etude expérimentale et numérique de la燃烧原位d'huiles loudes(2010),图卢兹国立理工学院,博士论文
[18] Li,X.S.,SuperLU概述:算法、实现和用户界面,ACM Trans。数学。软质。,31, 302-325 (2005) ·兹比尔1136.65312
[19] 库鲁尼斯,D。;富克斯,A。;Schenk,O.,《迈向下一代多周期最优潮流解算器》,IEEE Trans。电力系统。,33, 4005-4014 (2018)
[20] Saad,Y.,稀疏线性系统的迭代方法,第82卷(2003),SIAM·Zbl 1031.65046号
[21] 萨阿德,Y。;Schultz,M.H.,GMRES:求解非对称线性系统的广义最小残差算法,SIAM J.Sci。统计计算。,7, 856-869 (1986) ·Zbl 0599.65018号
[22] 怀特,J.A。;Borja,R.I.,用于完全耦合流和地质力学的块-预处理Newton-Krylov解算器,计算。地质科学。,15, 647-659 (2011) ·Zbl 1367.76034号
[23] 哈加,J.B。;Osmes,H。;Langtangen,H.P.,具有高度非均匀材料参数的大规模多孔弹性的并行块预处理程序,计算。地质科学。,16, 723-734 (2012)
[24] 格里斯,S。;Stüben,K。;Brown,G.L。;陈,D。;Collins,D.A.,在完全隐式油藏模拟中有效应用代数多重网格的预处理,SPE J.,19726-736(2014)
[25] 怀特,J.A。;北卡罗来纳州卡斯特莱托。;Tchelepi,H.A.,《耦合孔隙力学的分块求解器:统一框架》,计算。方法应用。机械。工程,303,55-74(2016)·Zbl 1425.74497号
[26] Gaspar,F.J。;Rodrigo,C.,关于流动与地质力学耦合的多重网格方法中更平滑的固定应力分裂方案,计算。方法应用。机械。工程,326526-540(2017)·Zbl 1439.74413号
[27] 怀特,J.A。;北卡罗来纳州卡斯特莱托。;克莱夫佐夫,S。;Bui,Q.M。;Osei-Kuffuor,D。;Tchelepi,H.A.,储层模拟中多相孔隙力学的两阶段预处理器,计算机。方法应用。机械。工程,357112575:1-12575:24(2019)·Zbl 1442.76118号
[28] 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》,(论文集-SPE油藏模拟研讨会。论文集-美国加利福尼亚州旧金山SPE油藏仿真研讨会(1983))
[29] Wallis,J.R。;肯德尔,R.P。;Little,T.E.,共轭残差法的约束残差加速,(《SPE油藏模拟研讨会论文集》,美国德克萨斯州达拉斯,SPE油藏仿真研讨会论文集(1985))
[30] Lacroix,S。;瓦西列夫斯基,Y。;惠勒,J.A。;Wheeler,M.F.,《多孔介质中多相流建模的迭代求解方法》,SIAM J.Sci。计算。,2095-926(2003年)·Zbl 1163.65310号
[31] 曹,H。;Tchelepi,H.A。;Wallis,J.R。;Yardumian,H.E.,用于油藏模拟的并行可缩放非结构化CPR型线性求解器,(会议记录-SPE年度技术会议和展览。会议记录-美国德克萨斯州达拉斯市SPE年度科技会议和展览(2005))
[32] 鲁格,J.W。;Stüben,K.,代数多重网格,(多重网格方法(1987),SIAM),73-130
[33] Stüben,K.,《代数多重网格综述》,J.Compute。申请。数学。,128, 281-309 (2001) ·Zbl 0979.65111号
[34] Tchelepi,H.A。;Jiang,Y.,多段井耦合系统和非结构化油藏模型的可缩放多级线性求解器,(《SPE油藏模拟研讨会论文集》,美国德克萨斯州伍德兰(2009))
[35] Voskov,D.V。;Tchelepi,H.A.,基于两相多组分EoS模拟的非线性公式比较,J.Pet。科学。工程,82,101-111(2012)
[36] 周,Y。;姜瑜。;Tchelepi,H.A.,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
[37] 库西尼,M。;卢基亚诺夫,A.A。;Natvig,J。;Hajibeygi,H.,多孔介质中多相流全隐式模拟的约束压力剩余多尺度(CPR-MS)方法,J.Compute。物理。,299, 472-486 (2015) ·Zbl 1351.76055号
[38] 李·G。;Wallis,J.R。;Shaw,G.,《求解复杂大规模热模型的并行线性求解器算法》(论文集-SPE油藏模拟研讨会(2015))
[39] 李·G。;Wallis,J.R.,《增强约束压力残余ECPR预处理用于求解困难的大规模热模型》(会议记录-SPE油藏模拟研讨会(2017))
[40] 罗伊·T。;Jönsthövel,T.B。;柠檬,C。;Wathen,A.J.,多孔介质中非等温流动的块预处理器,J.Compute。物理。,395, 636-652 (2019) ·Zbl 1452.65053号
[41] 罗伊,T。;Jönsthövel,T.B。;柠檬,C。;Wathen,A.J.,多孔介质中非等温多相流的约束压力-温度残差(CPTR)方法(2019)
[42] 沃斯科夫,D。;周,Y。;Volkov,O.(2012),AD-GPRS技术说明
[43] Garipov,T.T。;托明,P。;Rin,R。;Voskov,D.V。;Tchelepi,H.A.,油藏模拟的统一热-复合-力学框架,计算。地质科学。,22, 1039-1057 (2018) ·兹比尔1401.86012
[44] Darcy,H.,《第戎公共广场:展览与应用》(1856),Victor Dalmont
[45] 马斯卡特,M。;Meres,M.W.,《非均质流体在多孔介质中的流动》,J.Appl。物理。,7, 346-363 (1936) ·JFM 62.1565.01标准
[46] Incorpera,F.P。;Lavine,A.S。;Bergman,T.L。;DeWitt,D.P.,《传热传质基础》(2007),威利
[47] Iranshahr,A。;Voskov,D.V。;Tchelepi,H.A.,相平衡计算不再是基于热成分EoS模拟的瓶颈,(会议录-SPE油藏模拟研讨会(2009))
[48] Lapene,A。;Nichita,D.V。;Debenes,G。;Quintard,M.,使用新修改的Rachford-Rice方程进行的三相自由水闪蒸计算,流体相平衡。,297, 121-128 (2010)
[49] Arrhenius,S.,《在反转von rohrzucker durch Säuren,Z.Phys.的基础上实现死亡突破》。化学。,4, 226-248 (1889)
[50] 阿齐兹,K。;Settari,A.,《石油储层模拟》(1979),爱思唯尔应用科学出版社:英国伦敦
[51] Voskov,D.V。;Tchelepi,H.A。;Younis,R.,基于多相多组分EoS模拟的一般非线性解决方案策略,(论文集-SPE油藏模拟研讨会。论文集-固相萃取油藏模拟研讨会,德克萨斯州伍德兰,美国(2009))
[52] 扎杜林,R。;Voskov,D.V。;Tchelepi,H.A.,三相热模拟基于EoS和基于K值的方法的比较,Transp。多孔介质,116663-686(2017)
[53] Coats,K.H.,关于IMPES和一些基于IMPES的模拟模型的注释,SPE J.,5,245-251(2000)
[54] Gries,S.,工业完全和自适应隐式油藏模拟的System-AMG方法(2015),科隆大学博士论文
[55] 贝克,A.H。;R·D·法尔古特。;科列夫,Tz.V。;Yang,U.M.,超并行计算的多重网格平滑器,SIAM J.Sci。计算。,33, 2864-2887 (2011) ·Zbl 1237.65032号
[56] R·D·法尔古特。;Yang,U.M.,hypre:一个高性能预处理程序库,(Sloot,P.M.a.;Hoekstra,a.G.;Tan,C.J.K.;Dongarra,J.J.,《计算科学-ICCS 2002》。计算科学-ICCS 2002,ICCS 2002。计算科学-ICCS 2002。计算科学-ICCS 2002,ICCS 2002,《计算机科学讲义》,第2331卷(2002年),632-641·Zbl 1056.65046号
[57] Bui,Q.M。;Elman,H.C。;Moulton,J.D.,多孔介质中多相流的代数多重网格预处理,SIAM J.Sci。计算。,39,S662-S680(2017)·Zbl 1392.65024号
[58] Bui,Q.M。;Wang,L。;Osei-Kuffuor,D.,多孔介质中相变两相流的代数多重网格预处理器,高级水资源。,114, 19-28 (2018)
[59] Bui,Q.M。;Osei-Kuffuor,D。;北卡罗来纳州卡斯特莱托。;White,J.A.,《非均质介质多相孔隙力学的可扩展多重网格简化框架》,SIAM J.Sci。计算。,42,B379-B396(2020)·Zbl 1435.65153号
[60] Kozdon,J。;Mallison,B。;Gerritsen,M.G.,《具有减少网格定向效应的稳健多维传输方案》。多孔介质,78,47-75(2009)
[61] HSL,用于大规模科学计算的FORTRAN代码集,2002年。
[62] Christie,文学硕士。;Blunt,M.J.,第十个SPE比较解决方案项目:升级技术的比较,SPE Reserve。评估。工程,4308-317(2001)
[63] Dechelette,B。;俄亥俄州希格斯。;昆奥,G。;Bothua,J。;Christensen,J.,空气注入通过升温实验和数值模拟改进了反应方案的确定,J.Can。宠物。技术。,45, 41-47 (2006)
[64] Kovscek,A。;Castanier,L.M。;Gerritsen,M.,《提高现场燃烧提高原油采收率的可预测性》,SPE Reserve。评估。工程,16,172-182(2013)
[65] Nissen,A。;朱,Z。;Kovscek,A。;Castanier,L。;Gerritsen,M.,现场规模原位燃烧模拟的放大动力学,SPE Reserve。评估。工程师,18,158-170(2015)
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