عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی مخازن با شکاف های گسسته با روش ضمنی تنظیم شونده
- رشته تحصیلی
- مهندسی نفت -مخازن‌هیدروکربوری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس کیش شماره ثبت: 1215;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60287;کتابخانه پردیس کیش شماره ثبت: 1215;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60287
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۹۱
- دانشجو
- محمد ابراهیمی چمکاکائی
- استاد راهنما
- محمدرضا رسایی
- چکیده
- عمده ترین روش عددی مورد استفاده در شبیه سازی مخازن _بدلیل سرعت بالا و سادگی_ روش تفاضل محدود می‌باشد. این روش با تقریب دو جمله ای مکانی و زمانی معادلات دیفرانسیل جزئی توسط بسط تیلور، امکان یافتن پاسخ بصورت صریح و یا ضمنی را فراهم می‌سازد. در شبیه سازی مخازن نفت سیاه 2 متغیر وابسته (فشار و اشباع) وجود دارد اما از چهار حالت ممکن در محاسبه صریح و ضمنی متغیرها معمولا از دو حالت در شبیه سازهای مخازن استفاده می شود. اگر در محاسبه ضرایب، اشباع سیال بصورت صریح (مقدار معلوم در زمان فعلی) بکار رود و فشار بصورت ضمنی حل شود روش را فشار ضمنی-اشباع صریح(IMPES) و اگر نسبت به هر دو ضمنی حل شود روش کاملا ضمنی (Fully Implicit) می‌نامند. با توجه به احتمال ناپایداری روش IMPES به دلیل حل معادلات بصورت صریح برای اشباع، مطلوب آنست که معادلات بصورت کاملا ضمنی حل شوند اما تعداد زیاد گرید و در نتیجه تعداد زیاد معادلات، کاربرد آنرا بدلیل زمانبر و هزینه بر بودن محدود می‌کند. یک ایده جهت سرعت بخشیدن به محاسبات ضمن استفاده از مزایایی حل کاملا ضمنی آنست که این روش فقط در نزدیکی نواحی ناهمگنی یا چاههای تولید و تزریق بکار رود ، و در سایر نقاط از روش IMPES استفاده گردد. این امر موجب کمتر شدن تعداد معادلات با روش کاملا ضمنی و در نتیجه صرفه جویی در زمان، هزینه و حافظه رایانه می گردد. در این پروژه با استفاده از روش ضمنی تنظیم شونده نسبت به مدلسازی مخازن با شکافهای گسسته اقدام شده و تاثیر استفاده از این روش در محاسبات مدلسازی مورد بررسی قرار گرفته است. پس از فرمول بندی استاندارد معادلات در حالت سه بعدی – دوفازی به روش تفاضل محدود و استخراج فرمولاسیون های IMPES و کاملا ضمنی(Fully Implicit)، با اعمال روش Total Variation Diminishing (TVD) جهت کنترل خطای انتشار عددی Numerical Dispersion در طول محاسبات اقدام گردید. تاثیر شکاف بصورت یک مسیر با تراوایی بالا اعمال گردید. در این شبیه ساز بلوکها بصورت پیش فرض با روش IMPES حل می شوند اما در همسایگی نواحی ناهمگنی و چاههای تولیدی/تزریقی روش کاملا ضمنی استفاده می گردد. پس از مقایسه و صحت سنجی مدل با روش تحلیلی باکلی لورت ، مدل تایید شده اجرا و حساسیت سنجی شده و تاثیر پارامترهای مختلف بررسی گردید. نتایج تاثیر قابل ملاحظه روش ضمنی تنظیم شونده در افزایش سرعت و کاهش زمان محاسبات را نشان داد.
- Abstract
- The main numerical method used in reservoir simulation_ due to high speed and simplicity _ is finite difference method (FDM). In this method the binomial approximation of spatial and temporal partial differential equations by Taylor expansion, provides possibility to find answers explicitly or implicitly. In Black-Oil Reservoir Simulation there are two dependent variables (pressure and saturation) but from four possible cases of implicit /explicit calculation of the variables, two cases are usually used in reservoir simulators: The implicit pressure - explicit saturation (IMPES) and fully implicit method (FIM). Due to the potential instability of IMPES method because of solving equations explicitly respect to saturation, it is desirable that the equations solve in a fully implicit approach, but in real cases the large number of equations, makes some limitations in application of FIM, therefore, it is known as a time-consuming and costly method. To accelerate the computations while using advantages of the fully implicit solution, one idea is to apply this method only in areas near heterogeneity or near production/injection wells, and in other parts use IMPES approach. This result fewer equations solve by fully implicit method and thus saving time, cost and computer memory. In this thesis using an adaptive implicit approach (AIM) attempts have been made to model reservoirs with discrete fracture and then effects of application of this method in calculations was studied. After the standard formulation in 3D-2-phases using FDM and the extraction of fully implicit and IMPES formulations, to control the numerical dispersion errors in calculations, Total Variation Diminishing (TVD) was applied. Fracture effect was given as a path with high permeability. After validation and comparison of the simulator answers with analytical models like as Buckley Leverett, the confirmed model implemented and sensitivity analysis was done and effect of various parameters was studied. The results showed significantly higher rate and less CPU-Time on AIM. Keywords: Reservoir Simulation; Fractured Reservoirs; Adaptive Implicit Method; Discrete Fracture Network
