Tese

Enhanced multiscale mixed methods for two-phase flows in high-contrast porous media (2020)

• Authors:
  • Rocha, Franciane Fracalossi
  • Pereira, Luis Felipe Feres (Orientador)
  • Sousa, Fabricio Simeoni de (Orientador)
• Autor USP: ROCHA, FRANCIANE FRACALOSSI - ICMC
• Unidade: ICMC
• Sigla do Departamento: SME
• Subjects: ESCOAMENTO BIFÁSICO; RESERVATÓRIOS DE PETRÓLEO; ANÁLISE NUMÉRICA; OPERADORES
• Keywords: High-contrast porous media; Meios porosos de alto contraste; Métodos mistos multiescala; Multiscale mixed methods; Multiscale Robin coupled method; Multiscale Robin coupled method; Reservoir simulation; Simulação de reservatórios; Two-phase flows
• Agências de fomento:
  • Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
    Processo FAPESP: 2013/07375-0
  • Financiado pela Petrobras
  • Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
• Language: Inglês
• Abstract: Esta tese propõe novos métodos para a solução numérica de escoamentos bifásicos em meios porosos de alto contraste, típicos em reservatórios de petróleo. Utiliza-se uma técnica de segregação de operadores, onde a saturação de uma das fases e o campo de velocidades são atualizados sequencialmente. Nosso objetivo é aproximar o campo de velocidades através de métodos multiescala, permitindo que a solução global seja calculada em malhas grosseiras (escala grossa), enquanto funções de base detalhadas são definidas localmente (geralmente em paralelo) em uma malha mais fina (escala fina). Os métodos aqui desenvolvidos são baseados no Multiscale Robin Coupled Method (MRCM), um método de decomposição de domínio que generaliza outros métodos mistos multiescala da literatura e adiciona grande flexibilidade à escolha dos espaços de interface e às condições de contorno do acoplamento das soluções locais. Identificamos que o acoplamento de subdomínios através da imposição de uma pressão contínua (respectivamente, fluxos normais) é a melhor estratégia em termos de precisão para escoamentos bifásicos na presença de canais (resp., regiões) de alta (resp., baixa) permeabilidade. Assim, introduzimos uma técnica adaptativa para definir o parâmetro algorítmico de Robin do MRCM, que controla a importância relativa das condições de contorno de Dirichlet e Neumann no acoplamento dos subdomínios. A nova estratégia apresenta soluções precisas em campos de permeabilidade desafiadores. Essa técnica éentão utilizada para melhorar a precisão do MRCM, considerando escolhas alternativas para os espaços de interface que não sejam os clássicos polinômios, uma vez que esses não são adequados para representar estruturas de alto contraste como canais de alta permeabilidade e barreiras (baixa permeabilidade). Introduzimos novos espaços de interface, baseados na física, para lidar com campos de permeabilidade contendo simultaneamente canais altamente permeáveis e barreiras, acomodadas respectivamente, pelos espaços de pressão e fluxo. Mostramos que os espaços de interface propostos produzem soluções significativamente mais precisas do que espaços polinomiais para problemas com coeficientes de permeabilidade de alto contraste. Diferentes técnicas para aprimorar a solução de escoamentos bifásicos em termos de eficiência computacional são estudadas. Formulamos o Multiscale Perturbation Method for Two-Phase Flows (MPM-2P) para acelerar a solução de escoamentos bifásicos. Neste contexto, apresentamos um método de segregação de operadores modificado, onde reutilizamos funções de base calculadas pelo MRCM em um tempo anterior da simulação ao invés de calcular atualizações completas das soluções locais. Mostramos que o MPM-2P reduz drasticamente o custo computacional das simulações de escoamentos bifásicos, sem apresentar perdas de precisão. O MRCM também foi estudado em um esquema sequencial implícito para escoamentos bifásicos, que possibilita passos de tempo arbitrariamente grandes.quando comparado à métodos explícitos no tempo, melhorando a eficiência da simulação. Mostramos que o MRCM produz aproximações precisas e robustas quando combinado com diferentes esquemas para leis de conservação hiperbólicas, incluindo técnicas implícitas. Nossas simulações de escoamentos bifásicos mostram que o MRCM apresenta uma precisão sem precedentes para problemas realistas quando comparado com alguns métodos multiescala da literatura. Além disso, o MRCM pode tirar proveito de supercomputadores de última geração para simular eficientemente escoamentos bifásicos em meios porosos de alto contraste.
• Imprenta:
  • Publisher place: São Carlos
  • Date published: 2020
• Data da defesa: 31.07.2020


---

How to cite

A citação é gerada automaticamente e pode não estar totalmente de acordo com as normas

• ABNT

  ROCHA, Franciane Fracalossi. Enhanced multiscale mixed methods for two-phase flows in high-contrast porous media. 2020. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2020. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-14092020-180529/. Acesso em: 31 dez. 2025.

• APA

  Rocha, F. F. (2020). Enhanced multiscale mixed methods for two-phase flows in high-contrast porous media (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-14092020-180529/

• NLM

  Rocha FF. Enhanced multiscale mixed methods for two-phase flows in high-contrast porous media [Internet]. 2020 ;[citado 2025 dez. 31 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-14092020-180529/

• Vancouver

  Rocha FF. Enhanced multiscale mixed methods for two-phase flows in high-contrast porous media [Internet]. 2020 ;[citado 2025 dez. 31 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-14092020-180529/

Últimas obras dos mesmos autores vinculados com a USP cadastradas na BDPI:

• Improving the efficiency of reservoir simulations with the multiscale perturbation method for two-phase flows
• The multiscale perturbation method for two-phase reservoir flow problems
• The multiscale Robin Coupled method for two-phase flows in porous media
• Simulação de escoamentos em meios porosos utilizando o método dos volumes finitos em malhas quadtree
• Multiscale mixed methods for two-phase flows in high-contrast porous media
• A multiscale Robin-coupled implicit method for two-phase flows in high-contrast formations
• Interface spaces based on physics for multiscale mixed methods applied to flows in fractured-like porous media
• A new iterative downscaling procedure for multiscale methods in porous media flows
• Simplified simulation of two-phase flow in karst conduits in carbonate rocks