Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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.

2

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.

3

Modeling of physical dispersion using script environment in Petrel

Gołąbek A.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 10

732--738

EN

This paper concerns a practical solution of the problem resulted from the modeling of physical dispersion phenomenon occurring during fluid mixing in porous media. This is a continuation of the author’s previous works, in which calculations have been performed with the use of a modified “open code” reservoir simulator (BOAST). As a part of the previous work, the developed method of controlling the fluids mixing has been implemented directly in the simulator code, while the current paper includes the implementation of this method in the Petrel script environment allowing direct access to simulation results performed on the standard Eclipse reservoir simulator. The paper contains a brief description of the script environment applied, a short description of the method of controlling the numerical dispersion and a description of the structure of the constructed script. The method of controlling the physical dispersion proposed in the paper is based on iterative calling of a standard reservoir simulator, exporting the obtained simulation results and performing calculations using to modify the obtained reservoir fluids saturation. Calculated saturations in a given step of the script iteration constitute the input data to the next step performed in the script. The proposed method was tested on a simplified one-dimensional simulation model, which assumed constant petrophysical parameters and stationary pressures. The results of the developed script are presented in the form of drawings showing various values of smearing of the zone of mixing of two reservoir fluids (water and crude oil). These results showed the effectiveness of the applied method of minimization of the numerical dispersion (through grid refinement and calculation of fluid mobility through multipoint upstream weighting in the direction of inflow) and the effects of using explicit parameters to control the physical dispersion.

PL

Artykuł ten dotyczy praktycznego rozwiązania problemu związanego z modelowaniem zjawiska dyspersji fizycznej zachodzącego podczas mieszania się płynów w ośrodkach porowatych. Jest to kontynuacja poprzednich prac autora, w których obliczenia wykonano przy użyciu zmodyfikowanego symulatora złożowego typu „open code” (BOAST). W ramach prac poprzednich opracowaną metodę sterowania zjawiskiem mieszania się płynów zaimplementowano bezpośrednio w kodzie symulatora, natomiast obecny artykuł dotyczy implementacji tej metody w środowisku skryptowym programu Petrel umożliwiającym bezpośredni dostęp do wyników symulacji wykonanych na standardowym symulatorze złożowym Eclipse firmy Schlumberger. Artykuł zawiera krótki opis zastosowanego środowiska skryptowego, krótki opis metody sterowania dyspersją numeryczną oraz opis budowy skonstruowanego skryptu. Zaproponowana w ramach artykułu metoda sterowania zjawiskiem dyspersji fizycznej polega na iteracyjnym wywoływaniu standardowego symulatora złożowego, eksporcie uzyskanych wyników symulacji i wykonaniu na nich obliczeń modyfikujących uzyskane nasycenia płynami złożowymi. Wyliczone nasycenia płynami w danym kroku iteracji skryptu stanowią dane wejściowe do następnego kroku wykonywanego w skrypcie. Zaproponowaną metodę przetestowano na uproszczonym jednowymiarowym modelu symulacyjnym, w którym założono stałe parametry petrofizyczne oraz ciśnienia stacjonarne. Wyniki zastosowania opracowanego skryptu pokazano w postaci rysunków przedstawiających różne wielkości rozmycia strefy mieszania się dwóch płynów złożowych (wody i ropy). Rezultaty te wykazały efektywność stosowanej metody minimalizacji dyspersji numerycznej (poprzez zagęszczenie siatki oraz obliczanie mobilności płynów poprzez wielopunktowe ważenie w kierunku napływu) oraz efekty zastosowania różnych wielkości parametrów sterujących dyspersją fizyczną.

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).

7

Higher-Order FDTD schemes in contemporary computational electromagnetics: theoretical advances and applications

Kantartzis N.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2007

|

R. 83, nr 6

1-12

EN

The present paper provides a brief and systematically-organized survey of higher-order finite-difference time-domain (FDTD) schemes, unraveling their potential role as a promising modeling tool in modern computational electromagnetics. Recognized as a major breakthrough in the evolution of the traditional Yee’s technique, higher-order FDTD spatial/temporal operators remain the topic of an intense scientific research. Among their incontrovertible advantages, one can discern the advanced accuracy levels even for coarse lattice resolutions, the fast convergence rates, and the controllable stability. Actually, as the fabrication standards of avant-garde systems get stricter, it is evident that such properties become very attractive for the accomplishment of optimal and credible designs. Towards this goal, particular attention is drawn on the analysis of real-world applications, like contemporary waveguide and antenna structures. Numerical verification, through several demanding examples, substantiates the merits and the contributive nature of the enhanced schemes as a means to the researcher pursuing effective substitutes to customary approaches.

PL

Przedstawiono przegląd schematów różnicowych wyższego rzędu w dziedzinie czasu – obiecującego narzędzia modelowania w elektromagnetyzmie obliczeniowym. Zwrócono szczególną uwagę na analizę współczesnych konstrukcji falowodowych i antenowych.

8

Truncation errors of selected finite-difference methods for two-dimensional advection-diffusion equation with mixed derivatives

Kalinowska M.B., Rowiński P.M.

Acta Geophysica

|

2007

|

Vol. 55, no. 1

107-118

EN

The spread of a passive contaminant in an open-channel reach is considered with use of a two-dimensional advection-diffusion equation with the included offdiagonal dispersion coefficients. This paper presents the calculation of truncation errors, namely numerical diffusion and numerical dispersion for various finite difference schemes. The accuracy of the considered finite-difference approximations is analysed by deriving and studying the relevant modified partial differential equation.

9

2nd and 3rd-order finite difference methods with counter-error formulations for solving the convection-diffusion equation

Wang X., Guo B., Ghalambor A.

Archives of Mining Sciences

|

2006

|

Vol. 51, no 1

101-122

EN

Numerical simulation is becoming a common means of predicting performance of oil and gas reservoirs in the petroleum industry. It is also a time-consuming task due to the large dimension of the simulation grids and computing time required to complete a simulation job. Commercial software used in the petroleum reservoir simulation employs the first-order-accuracy finite difference method to solve the convection-diffusion equation. This method introduces numerical dispersion because of truncation error caused by neglecting higher-order terms in Taylor's expansion. This study focused on providing solutions to the above problems. We developed and tested two new algorithms to speed up computation and minimize numerical dispersion. In this research, we have derived the second- and third-order accuracy finite difference formulations to solve the convection-diffusion equation and applied a counter-error mechanism to reduce numerical dispersion. The results indicated that the use of the second- and third-order accuracy finite difference formulations can speed up numerical simulations and retain a sharp displacing slope controlled by the physical diffusion coefficient.

PL

Symulacja numeryczna jest powszechnie stosowanym narzędziem w projektowaniu procesów eksploatacji złóż ropy naftowej i gazu ziemnego. Obliczenia numeryczne są niezwykle czasochłonne, ze względu na wielkowymiarowe z dużą ilością oczek siatki, a także na czas potrzebny do przeprowadzenia pełnej symulacji. Handlowe oprogramowanie używane w inżynierii złożowej do rozwiązywania równań konwekcyjno-dyfuzyjnych wykorzystuje metody różnic skończonych o dokładności pierwszego rzędu. Te metody wprowadzają tzw. numeryczną dyspersję, której powodem jest zaniedbanie wyrazów wyższego rzędu w rozwinięciach w szereg Taylora. Numeryczna dyspersja zniekształca obraz rozwiązań. Artykuł dotyczy właśnie tego problemu. Autorzy rozwinęli i sprawdzili dwa nowe algorytmy przyspieszające proces obliczeniowy i minimalizujące dyspersję numeryczną. Zbudowany formalizm obliczeń, to metody różnic skończonych o 2-gim i 3-cim rzędzie dokładności dla równania typu kon wekcyjno-dyfuzyjnego, z oszacowaniem błędu wyrównującego. Efektem jest zredukowanie numerycznej dyspersji. Rezultaty obliczeń pokazały, że użycie tych metod może przyspieszyć przebieg symulacji komputerowych oraz otrzymać nachylenie konturu płynów wypierającego i wypieranego, wywołanego tylko przez współczynnik dyfuzji fizycznej.