کاربرد مدل ارتقا یافته چند مقیاسی چند فیزیکی ژئومکانیکی در نرخ تولید نفت از مخزن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مکانیک سنگ، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

شبیه‌سازی جریان سیال و تغییر شکل‎های فاز جامد در محیط متخلخل یک گام مهم در مدیریت و توسعه تولید نفت در مخازن نفتی است. با توجه به این نکته که شبیه‌سازی این جریان در همه مقیاس‌ها هزینه محاسباتی بسیار بالایی دارد، روش چندمقیاسی چندفیزیکی ترکیبی در سال‌های اخیر توسعه‌یافته است. همچنین، نقش فاز جامد در رفتار سیال و نرخ برداشت از مخزن انکارناپذیر است. در تحقیق حاضر، روش ارتقا یافته چند مقیاسی چندفیزیکی ترکیبی ارائه‌شده است که قادر به تحلیل تغییر شکل‌های کشسان و خمیری در مخزن نفتی است. همچنین، تأثیر این روش بر نرخ تولید نفت از مخزن سنجیده شده‌است. ارتقا مدل پایه با استفاده از نظریه سطح تسلیم و قانون جریان ناهمراه و انتگرال‌گیری عددی ضمنی براساس الگوریتم نگاشت بازگشتی انجام‌گرفته است. برای نشان دادن بازدهی زمانی الگو مسئله جریان در یک محیط متخلخل سه فازی با دو لایه شیل موردبررسی قرارگرفت که علاوه‌بر اینکه نتایح تطابق قابل قبولی با الگوی ریزمقیاس داشتند، کارآیی زمانی بسیار بالایی با استفاده از الگوی حاضر به‌دست آمد. همچنین در مسئله‌ای دیگر مقایسه با نتایج آزمایشگاهی صورت گرفت که نتایج تطابق بسیار خوبی با دادههای آزمایشگاهی داشتند. در نهایت جهت بررسی عملکرد الگو جهت منظور نمودن کرنش‌های خمیری بر نرخ برداشت، مسئله‌ای با سه نوع سنگ مخزن مورد ارزیابی قرارگرفت و مشخص شد؛ هرچه میزان سختی سنگ کمتر باشد، با توجه به مستهلک شدن بخشی از انرژی تزریق میزان برداشت نفت در زمان‌های اولیه کاهش می‌یابد که با افزایش زمان و کاهش کرنش‌های خمیری به حد آستانه‌ای همگرا می‌گردد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Application of Enhanced Multiscale Multiphysic Geomechanically Model on Oil Production Rate

نویسندگان [English]

  • Omid Roshan
  • Ehsan Taheri
Faculty of Engineering, Department of Rock Mechanics, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Fluid flow simulation and solid phase deformations in porous media are important steps in management and development of oil production of reservoirs. Since fluid simulation in all scales has severe computational cost, multiscale models have been developed recently. Moreover, the role of solid phase deformation in fluid flow and in oil production could not be neglected. In this research, the new mixed multiscale-multiphysics model has been developed. .the new model of mixed multiscale Multiphysics has been developed.  In the present model, not only could the role of elastic deformation in the fluid flow be considered, but also, plastic deformation affecting in the oil production rate could be regarded. The development of the base geotechnical model is performed with respect to the yield surface criterion and none associated flow role theory with the aid of implicit integrating and return mapping. The results were compared with other numerical method and also experimental results and reasonable agreement were achieved. Moreover, the computational efficiency of the present model is proved through the precise analytical calculation. The results confirm that the new model could simulate an oil production rate in an appropriate manner with the high computational efficiency.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fluid Flow
  • Oil Production Rate
  • Multiscale
  • Plastic deformation
  • Computational Efficiency
[1]. Zohdi T I (2004) Encyclopedia of computational mechanics, Solids and structures Homogenization methods and multiscale modeling, John Wiley, 2: 357-383. ##
[2]. Zhang H, Liu H (2014) A multiscale computational method for 2d elastoplastic dynamic analysis of heterogeneous materials, Journal for Multiscale Computational Engineering, 12, 2: 127–154. ##
[3]. Turner A K, Turner K A (1992) Three-dimensional modeling with geoscientific information systems, Springer Science and Business Media, 354. ##
[4]. Mohaghegh S, Arefi R, Ameri S, Aminian K, Nutter R (1996) Petroleum reservoir characterization with the aid of artificial neural networks, Journal Petroleum Science Enginering, 16: 263–274. ##
[5]. Wen X H, Durlofsky L J, Edwards M G (2003) Use of border regions for improved permeability upscaling, Mathematical Geology, 35: 521-547. ##
[6]. Warren J E, Price H S (1960) Flow in heterogeneous porous media, SPE 1579-G, 153-169. ##
[7]. Jenny P, Lee S H, Tchelepi H A (2003) Multi-scale finite-volume method for elliptic problems in subsurface flow simulation, Coputational Physics, 187: 47-67. ##
[8]. Jenny P, Lee S H, Tchelepi H A (2004) Adaptive Multiscale Finite-Volume Method for Multiphase Flow and Transport in Porous Media. Multiscale Model. Simul., 3: 50–64. ##
[9]. Jenny P, Lee S H,Tchelepi H A (2006) Adaptive fully implicit multi-scale finite-volume method for multi-phase flow and transport in heterogeneous porous media, Journal of Computational Physics, 217, 2: 627-641. ##
[10]. Jenny P, Lunati I (2009) Modeling complex wells with the multi-scale finite-volume method, Journal of Computational Physics, 228: 687–702. ##
[11]. طاهری ا (1393) مدل‌سازی چند مقیاسی حرکت نفت در محیط متخلخل تغییرشکل‌پذیر، پایان‌نامه دکتری، دانشکده عمران، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی. ##
[ 12]. صنایع‌پسند م (1398) مدل‌سازی حرکت نفت در محیط متخلخل الاستوپلاستیک به روش چند مقیاسی و مش‌بندی تطبیقی، پایان‌نامه دکتری، دانشکده عمران، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی. ##
 [13]. مقدم ا (1397) مدل‌سازی رفتاری دینامیکی یکپارچه جهت برآورد تغییر مکان‌ها در حفاری زیرزمینی، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس. ##
[14]. قریشیان امیری ع (1391) مدل‌سازی هیدرولیکی – حرارتی مخازن نفت سیاه تغییر شکل پذیر، پایان‌نامه دکتری، دانشکده عمران، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی. ##
[15]. روشن ا، طاهری ا (1399) مدل‌سازی چند مقیاسی مخازن نفتی با در نظر گرفتن تغییر شکل‌های خمیری، پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد، دانشگاه تربیت مدرس. ##
[16]. Weinan E (2011) Principles of multiscale modeling, Cambridge University Press. ##
[17]. Hajibeygi H, Bonfigli G, Hesse M A, Jenny P (2008) Iterative multiscale finite-volume method, Journal of Computational Physic, 227: 8604–8621. ##
[18]. Hajibeygi H, Jenny P (2011) Adaptive iterative multiscale finite volume method, Journal Computational Physics, 230, 24: 628–643. ##
[19]. Hajibeigi H (2011) Iterative multiscale finite volume method for multiphase flow in porous media with complex physics, Research Collection, Doctoral Thesis. ##
[20]. Hajibeigi H Jenny P (2011) Multiscale finite-volume method for parabolic problems arising from compersiable multiphase flow in porous media, Computat. ##
[21]. Dehkordi M M, Manzari M T (2013) Effects of using altered coarse grids on the implementation and computational cost of the multiscale finite volume method, Advances in Water Resources, 59: 221–237. ##
[22]. Hashiguchi K (2017) Foundations of elastoplasticity: subloading surface model, New York: Springer. ##
[23]. صبحی ق ع، علیزاده ن، کیانی م، بشیری غ ر (1386) بررسی و مقایسه ضریب بازیابی حاصل از شبیه‌سازی تزریق آب و گاز در یکی از مخازن شکافدار جنوب ایران، نشریه پژوهش نفت، 56-2 : 105-94. ##
[24]. قاسم‌زاده ح، صنایع‌پسند م (1396) مدل چندمقیاسی تغییر شکل‌پذیر برای مخازن متخلخل نفتی بادر نظرگرفتن موئینگی، نشریه علمی-پژوهشی ژئومکانیک نفت، 2-1 : 59-40. ##
[25]. نجاتی ح ر، گشتاسبی ک، قبادی ب (1396) بررسی نفوذپذیری وابسته به تنش در مخازن شکاف‌دار با استفاده از روش عددی المان مجزاء، نشریه پژوهش نفت، 96-27: 112-98. ##
[26]. آزاد م ر، کامکارروحانی ا، آرشی م (1397) افزایش مقیاس پارامترهای ژئومکانیکی مخزن با استفاده از روش تابع هسته با پهنای باند تطبیقی و مقایسه آن با نتایج تبدیل موجک، نشریه علمی-پژوهشی ژئومکانیک نفت، 2-2: 54-40. ##
[27]. Sadrnejad S A, Ghasemzadeh H, Taheri E (2014) Multiscale multiphysic mixed geomechanical model in deformable porous media, Journal for Multiscale Computational Engineering, 12, 6: 529–547. ##
[28]. Sadrnejad S A, Ghasemzadeh H, Taheri E (2015) Multiscale geomechanical model for a deformable oil reservoir with surrounding rock effects, International Journal for Multiscale Computational Engineering, 13, 6: 533–559. ##
[29]. Sokolova I V, Gusti Bastisya M, Hajibeygi Hadi A (2018) Multiscale finite volume method for finite-volume-based simulation of poroelasticity, Journal of Computational Physics, 379: 309-324. ##
[30]. Dehkordi M, F Mazlumi (2021) Simulation of two-phase incompressible fluid flow in highly heterogeneous porous media by considering localization assumption in multiscale finite volume method, Journal of Applied Mathematics and Computation, 390: 125649. ##