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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79584
Tipo: | Dissertação |
Título: | Comparison of structured and unstructured formulations for compositional reservoir simulation |
Autor(es): | Farias, Marcelo Menezes |
Orientador: | Marcondes, Francisco |
Palavras-chave em português: | UTCOMP;EbFVM;Malhas Corner Point;Malhas não-estruturadas;Simulação composicional;Geração de malhas numéricas (Análise numérica);Reservatórios |
Palavras-chave em inglês: | UTCOMP;EbFVM;Malhas Corner Point;Unstructured Meshes;Compositional simulation;Generation of numerical meshes (Numerical analysis);Reservoirs |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
Data do documento: | 2025 |
Citação: | FARIAS, Marcelo Menezes. Comparison of structured and unstructured formulations for compositional reservoir simulation. 2020. 128 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020. |
Resumo: | O principal objetivo do presente trabalho é comparar malhas estruturadas do tipo Corner Point e malhas não estruturadas baseadas na formulação Element-based Finite Volume Method (EbFVM) para resolver o fluxo composicional multifásico em reservatórios de petróleo. Diferente da produção do reservatório, a solução numérica é dependente da malha e abordagem numérica utilizada para discretizar a equação de balanço material. Simuladores comerciais, os quais utilizam Corner Point, geralmente negligenciam os termos cruzados que surgem da transformação das equações do plano físico para o computacional. Essa aproximação pode levar a erros substanciais no cálculo do fluxo máximo devido a influência dos termos cruzados em malhas não- ortogonais. Outra abordagem utilizada para discretizar o reservatório é a utilização de malhas não-estruturadas com o método de volumes finitos. Essa metodologia é conhecida como EbFVM e é um método localmente conservativo. Por estas razões, é esperado que o EbFVM seja mais preciso e mais flexível para lidar com geometrias complexas. No entanto, o EbFVM também é mais computacionalmente custoso comparado ao Corner Point devido ao tamanho da matriz Jacobiana. No presente trabalho, os dois tipos de malha serão implementados em um simulador in-house conhecido com o UTCOMP. As malhas do Corner Point serão geradas em um simulador comercial. Apesar das malhas 3D utilizadas no EbFVM serem compostas por hexaedros, tetraedos, primas e pirâmides, apenas hexaedros serão usados para a malha ser equivalente à do Corner Point. Para utilizar as malhas do Corner Point no EbFVM, elas devem ser pré- processadas eliminando os possíveis hanging nodes. A comparação dos resultados para os dois tipos de malha será apresentada em termos de produção de óleo e gás, campos de saturação e tempo de CPU. O EbFVM se apresentou como uma alternativa viável em comparação as malhas Corner Point. Foi observado que, com uma malha mais grosseira, o EbFVM é capaz de obter uma solução numérica aproximada à solução obtida por métodos tradicionais que utilizam malhas Corner Point. |
Abstract: | The main goal of the present work is to compare Corner Point and unstructured grids based on Element-based Finite Volume Method (EbFVM) applied to compositional multiphase/multi- component flow in petroleum reservoirs. Unlike the reservoir production, the numerical solution is dependent on the grid and numerical approach used to discretize the material balance equations. Commercial simulators, which use structured Corner Point grids, usually neglect the cross terms that arise from the transformation of equations from the physical to the computational plane. This approximation may lead to substantial errors in mass flux calculation due to the cross terms influence when highly non-orthogonal grids are used. Another important approach to discretize the reservoir is the use of unstructured grids in conjunction with the finite-volume method. This methodology is well known as EbFVM and it is a locally conservative method. For the aforementioned reasons, the EbFVM is expected to more flexibly handle complex geometries and provide greater accuracy. However, EbFVM is also computationally more expensive than Corner Point grids due the large stencil of the Jacobian matrix. In the present work, we are going to implement two types of grids in an in-house compositional simulator developed at the University of Texas at Austin known as UTCOMP. The Corner Point grids are going to be generated using a commercial simulator. Although the EbFVM 3D grids can be composed of hexahedrons, tetrahedrons, prisms, and pyramids only hexahedrons and tetrahedrons are going to be used to match the hexahedrons of the Corner Point grids. In order to use the corner point grid to create the grid for the EbFVM, the Corner Point must be preprocessed to be adapted to the EbFVM, eliminating the hanging nodes. The comparison of the results of the two grid types will be presented in terms of oil and gas production, saturation fields, and CPU time. The EbFVM presented itself as a viable alternative to the traditional Corner Point geometries. It is observed that the EbFVM is capable of achieving an approximate numerical solution compared to traditional Corner Point methods with a much coarser grid and lower computational cost. |
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/79584 |
ORCID do(s) Autor(es): | https://orcid.org/0009-0008-8236-8058 |
Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/4857272005774035 |
Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/2663181961083657 |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
Aparece nas coleções: | DEQ - Dissertações defendidas na UFC |
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Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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