Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modelowanie pracy dubletu geotermalnego przy użyciu symulatora DARTS

Łętkowski Piotr

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 8

519--528

PL

Na rynku funkcjonuje szereg narzędzi oferujących możliwości modelowania zjawisk przepływu masy i energii, wśród których można wymienić symulatory TOUGH, AD-GPRS czy Eclipse. W artykule przedstawiono wyniki modelowania pracy dubletu geotermalnego z wykorzystaniem symulatora DARTS, przy czym jako benchmark wykorzystano symulator Eclipse 100 z opcją TEMP, pozwalającą na modelowanie efektów temperaturowych w sytuacji zatłaczania zimnej wody do złoża. DARTS, który został zbudowany na uniwersytecie w Delft, jest stosunkowo nową propozycją na rynku narzędzi symulacyjnych, oferującą jednak szeroki zakres możliwości modelowania. W szczególności bardzo dokładnie modelowane są właściwości wody i pary, dla których korelacje charakterystyk termodynamicznych zbudowane są na podstawie IAPWS-IF97. Ponadto możliwe jest uruchamianie symulacji bazujących na siatkach nieregularnych (ang. unstructured grid) pozwalających na dowolne zagęszczanie siatki w zadanym obszarze. Symulator DARTS bazuje na nowej metodzie rozwiązywania nieliniowych równań przepływu – OBL (ang. operator-based linearization), która umożliwia skrócenie czasu obliczeń o około 1/5 (test na modelu składającym się ze 192 tys. bloków dla 500 kroków symulacji). Symulator DARTS, który jest rozpowszechniany na zasadach open source, zbudowano w języku wysokiego poziomu C++, lecz interfejs pozwalający na budowanie modeli został napisany w języku Python 3.9. Przeprowadzone na modelach analitycznych testy porównawcze wskazują na bardzo dobrą zgodność wyników uzyskiwanych przez wybrane symulatory. Błąd względny dla ciśnień dennych oraz wydajności wypływu wody dla odwiertów dubletu geotermalnego nie przekracza 1%, podczas gdy maksymalne różnice w rozkładach ciśnień i temperatur uzyskane w czasie testów zgodności nie przekraczają 2,5%. Istotną niedogodnością w stosowaniu DARTS jest brak dokumentacji oraz opisu technicznego, co powoduje, że pomimo szerokich możliwości modelowania zjawisk przepływu może on obecnie znaleźć zastosowanie bardziej w projektach badawczych niż komercyjnych.

EN

There are a number of tools on the market that offer the possibility to model mass and energy flow phenomena, including TOUGH, AD-GPRS and Eclipse simulators. This article presents the results of geothermal doublet modeling with the use of the DARTS simulator, with the Eclipse 100 simulator with the TEMP option used as a benchmark, enabling temperature effects to be modelled when cold water flows into the reservoir. DARTS, which was built at the University of Delft, is a relatively new proposition on the simulation tools market, but it offers a wide range of modeling possibilities. In particular, the properties of water and steam are modelled very precisely, for which correlations of thermodynamic characteristics may be demonstrated on the basis of IAPWS-IF97. In addition, it is possible to run simulations based on unstructured grids, allowing for any grid density in a given area. The DARTS simulator is based on a new method of solving non-linear flow equations – OBL (Operator Based Linearization), which can reduce the calculation time by about 1/5 (test on a model consisting of 192,000 blocks for 500 simulation steps). The open-source DARTS simulator is coded in high-level C++, but the model building interface is written in Python 3.9. Comparative tests carried out on analytical models indicate a very good agreement between the results obtained by the selected simulators. The relative error for bottom pressures and flow rates for geothermal doublet boreholes does not exceed 1%, while the maximum differences in pressure and temperature distributions obtained during compliance tests do not exceed 2.5%. A significant disadvantage in the use of DARTS is the lack of documentation and technical description, which means that despite the wide possibilities of modeling flow phenomena, it can now be used in research rather than commercial projects.

2

Simulation modeling of physical dispersion phenomenon observed in experimental data

Gołąbek Andrzej

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 2

94--100

EN

Artykuł dotyczy praktycznego rozwiązania problemu związanego z modelowaniem zjawiska dyspersji fizycznej. Jest to kontynuacja poprzednich publikacji autora, w których obliczenia zostały wykonane zarówno na bardzo uproszczonych modelach symulacyjnych, jak i na modelu rzeczywistej struktury. W ramach tego artykułu podjęto próbę modelowania przebiegu badań laboratoryjnych przy wykorzystaniu opracowanej wcześniej metody sterowania zjawiskiem dyspersji fizycznej. Wybrane do modelowania badania laboratoryjne zostały przeprowadzone przez Zakład Badania Złóż Ropy i Gazu, zlokalizowany w krośnieńskim oddziale Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego. Badania te zostały wykonane na tzw. długich rdzeniach i dotyczyły wypierania ropy naftowej wodą. Proponowana w ramach artykułu metoda modelowania przebiegu tego typu badań polega na zastosowaniu hybrydowej metody minimalizacji dyspersji numerycznej oraz rozszerzeniu standardowych równań nasyceń o dodatkowy człon dyspersji fizycznej. Artykuł zawiera krótki opis proponowanej metody sterowania wielkością strefy mieszania się płynów wraz z wynikami jej zastosowania. Artykuł ten jest kontynuacją wcześniejszych prac autora, dlatego zamieszczono w nim tylko najistotniejsze wzory matematyczne. Dla celów porównawczych w artykule przedstawiono również wyniki modelowania wybranego badania laboratoryjnego z wykorzystaniem dyspersji numerycznej. Modelowanie to polegało na modyfikacji rozmiarów siatki bloków, w wyniku czego uzyskano różnej wielkości strefy mieszania się płynu wypierającego z płynem wypieranym. Przedstawione w artykule, w postaci rysunków i wykresów, wyniki wykonanych symulacji wykazały efektywność stosowanej metody ograniczenia dyspersji numerycznej (zarówno dla obliczeń mobilności z ważeniem wielopunktowym w kierunku napływu, jak i podwójnej siatki dyskretyzacji) oraz efekty zastosowania różnych wielkości parametrów dyspersji fizycznej. W ramach artykułu (w postaci wyników sumarycznego odbioru płynów) przedstawiono również wyniki dopasowania zbudowanych modeli symulacyjnych do rezultatów uzyskanych w laboratorium.

3

Nowa metoda modelowanie zjawiska mieszania się gazów z wykorzystaniem standardowego symulatora złożowego

Gołąbek Andrzej

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 3

158--166

PL

Artykuł dotyczy zagadnień numerycznego modelowania zjawiska dyspersji fizycznej występującej podczas mieszania się dwóch gazów. Ponieważ w standardowych, komercyjnych symulatorach złożowych nie udostępniono opcji pozwalających na poprawne modelowanie zjawiska mieszania się płynów, to w ramach niniejszej pracy podjęto próbę zbudowania narzędzia programistycznego uwzględniającego to zjawisko. Narzędzie to wykorzystuje możliwości programu Petrel sterującego działaniem symulatora Eclipse. W efekcie uzyskano praktyczną metodę sterowania zjawiskiem dyspersji fizycznej. Występująca w strukturach węglowodorowych dyspersja fizyczna jest procesem rozmycia profilu stężenia płynu wywołanego niejednorodnością pola prędkości konwekcyjnej powstałą na skutek złożonego przepływu przez ośrodek porowaty. Modelowanie tego zjawiska wymagało zaimplementowania w strukturze programu Petrel specjalnego schematu obliczeniowego (tzw. Workflow) w formie kodu wewnętrznego (skryptu) wynikającego z metody opracowanej w ramach poprzednich prac autora. Metoda ta polega na minimalizacji dyspersji numerycznej oraz rozszerzeniu równań o człon dyspersji fizycznej. Zastosowana w schemacie obliczeniowym minimalizacja dyspersji numerycznej to hybrydowa metoda łącząca w sobie ograniczenie rozmycia frontu mieszania się gazów poprzez zagęszczenie siatki modelu oraz ograniczenie strefy mieszania się gazów wynikające z zastosowania wielopunktowego ważenia podczas obliczeń mobilności tych gazów. Natomiast uwzględnienie dyspersji fizycznej w tym schemacie polegało na dodaniu do niego jej parametrów (zależnych od kierunku oraz prędkości przepływu), które poprzez rozszerzenie o człon dyspersyjny równania przepływu płynów między blokami wpływają na uzyskane nasycenia w blokach modelu. W ramach pracy wykonano kilka modeli symulacyjnych syntetycznego złoża, różniących się od siebie rozdzielczością siatki bloków oraz rozkładami parametrów petrofizycznych. W pracy rozpatrzono modele dwufazowe, w których występują dwie fazy gazowe (gaz zatłaczany i gaz rodzimy) o nieco różnych parametrach. W modelach tych założono pewne uproszczania (zerowe ciśnienia kapilarne oraz stacjonarny przepływ płynów), co pozwoliło na wytestowanie opracowanego schematu bez niepotrzebnego komplikowania obliczeń. W artykule zamieszczono opis działania i schemat blokowy opracowanego schematu oraz przedstawiono wyniki jego działania na rysunkach. Ponadto w artykule umieszczono wybrane wzory matematyczne dotyczące zastosowanej metody.

EN

The paper deals with issues of numerical modeling of physical dispersion occurring during the mixing of two gases. Because standard commercial reservoir simulators do not provide options to model the phenomenon of mixing fluids, this paper presents an attempt to build a tool enabling the control of physical dispersion responsible for fluid mixing under reservoir conditions. The tool takes advantage of the capabilities of the Petrel program that controls the operations of the Eclipse simulator. The physical dispersion occurring in hydrocarbon structures is the process of blurring the fluid concentration profile caused by the inhomogeneity of the convective velocity field resulting from the complex flow through the porous medium. Modeling of this phenomenon requires the implementation of a method developed in the author's previous work into the Petrel workflow using its specific script coding. This method consists in minimizing numerical dispersion and extending the equations with the element of physical dispersion. The minimization of numerical dispersion used in the script is a hybrid method combining limiting the blur of the gas mixing front through the refinement of the model grid and limiting the gas mixing zone resulting from the use of multi-point weighing during gas mobility calculations. On the other hand, the inclusion of physical dispersion in the script consisted in adding its parameters (depending on the direction and velocity of the flow) which by extending the dispersion of the fluid flow equation between blocks, affect the obtained saturation in the blocks of the model. As part of the work, several simulation models of a synthetic reservoir were made, differing in the refinement of the grid of blocks and the distribution of petrophysical parameters. This article considers two-phase models in which there are two gas phases (injection gas and original gas) with slightly different parameters. These models assumed some simplifications (zero capillary pressure and stationary flow of fluids), which allowed to test the developed script without unnecessarily complicating the calculations. The paper includes a description of the operation and block diagram of the developed script and presents the results of its operation in the drawings. In addition, the article presents selected mathematical formulas concerning the applied method.

4

Numeryczne modelowanie zjawiska dyspersji fizycznej – model rzeczywistej struktury

Gołąbek A., Szott W.

Nafta-Gaz

|

2017

|

R. 73, nr 2

75--80

PL

Artykuł dotyczy praktycznego rozwiązania problemu związanego z modelowaniem zjawiska dyspersji fizycznej. Jest to kontynuacja poprzednich publikacji autorów, w których obliczenia zostały wykonane na bardzo uproszczonych modelach symulacyjnych. W ramach pracy dostosowano proponowane wcześniej modyfikacje symulatora BOAST do modeli rzeczywistych struktur posiadających złożoną geometrię oraz niejednorodne rozkłady parametrów złożowych. Zmiany te dotyczyły implementacji hybrydowej metody minimalizacji dyspersji numerycznej oraz rozszerzenia standardowych równań nasyceń o dodatkowy człon dyspersji fizycznej. Praca zawiera krótki opis proponowanej metody sterowania wielkością strefy mieszania się gazów wraz z wynikami jej zastosowania. Ponieważ poprawne modelowanie zjawiska dyspersji fizycznej ma szczególne znaczenie przy symulowaniu wytwarzania bufora PMG oraz późniejszej jego pracy, do przetestowania proponowanej metody użyto modelu krajowego złoża gazu ziemnego, które dzięki specyficznej geometrii oraz dobrym własnościom kolektorskim jest naturalnym kandydatem do konwersji na podziemny magazyn gazu. W ramach pracy skonstruowano kilka modeli geometrycznych wybranej struktury, różniących się od siebie rozdzielczością siatki bloków, na których wykonano szereg symulacji. Wszystkie symulacje dotyczyły procesu wytwarzania poduszki buforowej PMG, podczas którego zachodzi zjawisko mieszania się gazu zatłaczanego z gazem rodzimym znajdującym się w strukturze. Przedstawione w pracy, w postaci rysunków i wykresów, wyniki wykonanych symulacji wykazały efektywność stosowanej metody ograniczenia dyspersji numerycznej (zarówno dla obliczeń mobilności z ważeniem wielopunktowym w kierunku napływu, jak i podwójnej siatki dyskretyzacji) oraz efekty zastosowania różnych wielkości parametrów dyspersji fizycznej.

EN

The paper addresses the problem of physical dispersion modeling using a standard reservoir simulator. The paper builds upon the previous works of the authors, where simplified models were used to cope with the problem. Simulator modifications presented there are now applied to a model of real geological structures with complex geometry and inhomogenous distributions of basic reservoir parameters. The modifications include a hybrid method of numerical dispersion reduction and the extension of standard flow equations with physical dispersion terms. The method is briefly described and results of its application are discussed. The proposed approach, is tested on a realistic model of a process to converge a selected domestic gas reservoir with favorable structure and preferred storage parameters, into a practical UGS facility. In particular the first phase of this conversion, i.e. building the gas cushion is modeled where gas-gas mixing phenomena governed by dispersion effects is of significant importance. Several models with different mesh sizes of the structure were constructed and used to simulate the process. The simulation results present the effects of the mixing process between injected and original gases, taking place in realistic porous media and under typical operation conditions. They confirm the practical value of the presented method to successfully reduce unwanted numerical dispersion and efficiently introduce controllable physical dispersion.

5

Numeryczne modelowanie zjawiska dyspersji fizycznej – modyfikacja pełnowymiarowego symulatora złożowego

Gołąbek A., Szott W.

Nafta-Gaz

|

2016

|

R. 72, nr 7

528--533

PL

W artykule przedstawiono praktyczne rozwiązanie dla modelowania zjawiska mieszania się gazów w złożu w postaci niezbędnych modyfikacji pełnowymiarowego symulatora złożowego typu black oil. Modyfikacje te objęły zagadnienia redukcji efektu dyspersji numerycznej oraz wprowadzenie numerycznego opisu zjawiska dyspersji fizycznej. Zastosowaną metodę przetestowano na trójwymiarowym modelu złoża opisującym procesy wzajemnego wypierania mieszających się gazów (zatłaczanego i rodzimego).

EN

The paper presents a practical solution of gas-mixing modelling in a reservoir by the appropriate modifications of a full-size black oil reservoir simulator. These modifications included techniques for the reduction of numerical dispersion and implementation of physical dispersion phenomena. The method was tested on a 3-D reservoir model of the deposit describing the processes of mutual displacement of miscible gases.

6

Modyfikacje symulatora złożowego dla potrzeb modelowania zjawisk mieszania się gazów

Gołąbek A., Szott W.

Nafta-Gaz

|

2015

|

R. 71, nr 3

177--184

PL

W pracy przedstawiono praktyczne rozwiązanie dla modelowania zjawiska mieszania się gazów w złożu w postaci niezbędnych modyfikacji symulatora złożowego typu black oil. Modyfikacje te objęły zagadnienia redukcji efektu dyspersji numerycznej oraz wprowadzenia numerycznego opisu zjawiska dyspersji fizycznej. Zastosowane metody przetestowano na jedno- i dwuwymiarowych modelach złożowych opisujących procesy wzajemnego wypierania płynów mieszających się (gazów).

EN

The paper presents a practical solution of gas-mixing modelling in a reservoir by appropriate modifications of a standard black oil reservoir simulator. The modifications included techniques for the reduction of numerical dispersion and implementation of physical dispersion phenomena. The modified simulator was tested for 1D and 2D reservoir models describing displacement processes of mixing fluids (gases).