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Tipo: Dissertação
Título: Modelagem totalmente implícita de poços na simulação composicional de reservatórios de petróleo
Autor(es): Pereira Filho, Francisco Mauro Teixeira
Orientador: Lucena, Sebastião Mardônio Pereira
Coorientador: Marcondes, Francisco
Palavras-chave em português: Poço implícito;Simulação composicional;Malhas estruturadas;Malhas não-estruturadas;Geração de malhas numéricas (Análise numérica);Malhas corner-point;Formulação totalmente implícita;Simulador UTCOMPRS
Palavras-chave em inglês: Implicit well;Compositional reservoir simulator;Structured meshes;Unstructured meshes;Numerical grid generation (Numerical analysis);Corner point geometry;Fully implicit formulation;UTCOMPRS Simulator
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Data do documento: 2025
Citação: PEREIRA FILHO, Francisco Mauro Teixeira. Modelagem totalmente implícita de poços na simulação composicional de reservatórios de petróleo. 2025. 170 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumo: Este trabalho tem como objetivo implementar e avaliar os efeitos da modelagem implícita de poços na simulação composicional totalmente implícita de reservatórios de petróleo, considerando diferentes tipos de malhas, como malhas estruturadas—cartesianas e do tipo corner-point—e malhas não estruturadas, em conjunto com o método dos volumes finitos.A modelagem totalmente implícita dos poços de produção foi implementada e testada no simulador composicional UTCOMPRS, desenvolvido na Universidade do Texas em Austin, utilizando a equação de estado de Peng-Robinson para descrever o comportamento das fases de hidrocarbonetos. O estudo considerou a interação entre os poços e o reservatório, integrando as equações do poço às do reservatório. Essa abordagem permitiu a operação do poço não apenas com vazão de óleo prescrita, mas também com vazão total de líquido prescrita, além de proporcionar maior precisão física na estimativa das vazões de produção e ganhos de eficiência computacional em comparação ao modelo semi- implícito (modelo original do simulador), especialmente quando malhas refinadas foram empregadas. Diferentemente das metodologias tradicionais do UTCOMPRS, que utilizam os dados de pressão, saturação das fases, número de moles e pressão de fundo de poço da iteração anterior para calcular as vazões de produção dos poços, a abordagem proposta avalia o poço simultaneamente com as variáveis do reservatório. Isso permite considerar a diferença de pressão poço-reservatório e o peso da coluna de fluido ao longo das completações. Para resolver o sistema não linear gerado por essa formulação totalmente implícita, foi empregado o método de Newton-Raphson. Os resultados indicaram uma redução expressiva no número de iterações, especialmente no caso do reservatório anisotrópico em malha corner-point com 14 poços produtores, que apresentou uma economia de 64,72% no número de iterações em comparação com o modelo semi-implícito, resultando em uma redução de 10,5 horas no tempo de simulação. Além disso, foi identificado um desvio médio relativo absoluto máximo de 1,48% na vazão de gás em comparação com o simulador comercial empregado. Por fim, os resultados ressaltam a importância da diferença de pressão poço-reservatório na estimativa das vazões, especialmente em cenários com múltiplos poços e campos com permeabilidade heterogênea.
Abstract: This study aims to implement and evaluate the effects of implicit well modeling in fully implicit compositional reservoir simulation, considering different grid types, including structured grids—Cartesian and corner-point—and unstructured grids, combined with the finite volume method. The fully implicit modeling of production wells was implemented and tested in the UTCOMPRS compositional simulator, developed at the University of Texas at Austin, using the Peng-Robinson equation of state to describe hydrocarbon phase behavior. The study accounted for the interaction between wells and the reservoir by integrating the well equations with the reservoir equations. This approach allowed wells to operate not only under a prescribed oil flow rate but also under a prescribed total liquid flow rate, while also enhancing the physical accuracy of production rate estimations and improving computational efficiency compared to the semi-implicit model (the original simulator model), particularly when refined grids were used. Unlike traditional methodologies in UTCOMPRS, which use pressure, phase saturation, mole numbers, and bottom-hole pressure from the previous iteration to calculate well production rates, the proposed approach evaluates the well simultaneously with the reservoir variables. This enables the consideration of the well- reservoir pressure gradient and the fluid column weight along the completions. The Newton-Raphson method was employed to solve the nonlinear system resulting from this fully implicit formulation. The results indicated a significant reduction in the number of iterations, particularly for an anisotropic reservoir using a corner-point grid with 14 production wells, which achieved a 64.72% reduction in iterations compared to the semi-implicit model, leading to a 10.5-hour decrease in simulation time. Additionally, a maximum absolute average relative deviation of 1.48% was observed in gas flow rate compared to the commercial simulator used. Finally, the results highlight the importance of the well-reservoir pressure gradient in flow rate estimation, especially in scenarios with multiple wells and heterogeneous permeability fields.
Descrição: Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/86913
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0009-0007-2140-8979
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/7813498775853023
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0001-8379-2098
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/1829773217661534
Currículo Lattes do Coorientador: http://lattes.cnpq.br/2663181961083657
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:DEQ - Dissertações defendidas na UFC

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