Моделирование фильтрации при подземном захоронении углекислого газа с применением высокопроизводительных вычислительных систем

Моделирование фильтрации при подземном захоронении углекислого газа с применением высокопроизводительных вычислительных систем

Автор: Афанасьев Андрей Александрович, Мельник Олег Эдуардович, Цветкова Юлия Дмитриевна

Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm

Статья в выпуске: 4 т.6, 2013 года.

Бесплатный доступ

Рассмотрена задача закачки углекислого газа в водонасыщенный проницаемый пласт. Методами прямого численного моделирования определена граница области, занимаемой CO 2 в пласте при различных параметрах нагнетания. Проведено сравнение результатов трёхмерных расчётов по полной модели фильтрации с приближённым автомодельным решением задачи. Установлены условия применимости автомодельной асимптотики. Исследована производительность вычислений и дана оценка эффективности распараллеливания алгоритмов численного моделирования.

Подземное захоронение, численное моделирование, параллельные вычисления, фильтрация, многофазное течение

Короткий адрес: https://sciup.org/14320693

IDR: 14320693   |   DOI: 10.7242/1999-6691/2013.6.4.46

Список литературы Моделирование фильтрации при подземном захоронении углекислого газа с применением высокопроизводительных вычислительных систем

  • Michael K., Golab A., Shulakova V. et al. Geological storage of CO2 in saline aquifers -A review of the experience from existing storage operations//Int. J. Greenh. Gas Con. -2010. -V. 4, N. 4. -P. 659-667.
  • Würdemann H., Möller F., Kühn M. et al. CO2SINK -From site characterisation and risk assessment to monitoring and verification: One year of operational experience with the field laboratory for CO2 storage at Ketzin, Germany//Int. J. Greenh. Gas Con. -2010. -V. 4, N. 6. -P. 938-951.
  • Special report on carbon dioxide capture and storage//Technical report, Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). -Cambridge: Cambridge Univ Press, 2005. -443 p. (URL: http://www.ipcc-wg3.de/special-reports/.files-images/SRCCS-WholeReport.pdf).
  • Singh V., Cavanagh A., Hansen H. et al. Reservoir modeling of CO2 plume behavior calibrated against monitoring data from Sleipner, Norway//Society of Petroleum Engineers. -2010. -paper SPE-134891-MS. -18 p.
  • Aziz K., Settari A. Petroleum reservoir simulation. -London-NY: Applied Science Publishers, 1979. -476 p.
  • Баренблат Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Движение жидкостей и газов в природных пластах. -М.: Недра, 1984. -208 с.
  • Pruess K., Spycher N. ECO2N -A fluid property module for the TOUGH2 code for studies of CO2 storage in saline aquifers//Energ. Convers. Manage. -2007. -V. 48, N. 6. -P. 1761-1767.
  • TOUGH2 User's Guide, Version 2.1: Report (revised)/K. Pruess et al. -Berkeley, Calif., U.S.: Lawrence Berkeley National Laboratory, 2011. -214 р. -LBNL-43134.
  • Lyle S., Huppert H.E., Hallworth M. et al. Axisymmetric gravity currents in porous medium//J. Fluid Mech. -2005. -V. 543. -P. 293-302.
  • Bickle M., Chadwick A., Huppert H.E. et al. Modelling carbon dioxide accumulation at Sleipner: Implications for underground carbon storage//Earth Planet. Sc. Lett. -2007. -V. 255, N. 1-2. -P. 164-176.
  • Афанасьев А.А., Мельник О.Э. Об одном методе расчёта теплофизических свойств при до-и закритических условиях//Физ.-хим. кин. в газ. динамике. -2013. -Т. 14. (URL: http://istina.msu.ru/publications/article/4786108/).
  • Афанасьев А.А., Мельник О.Э. О построении конечно-разностной схемы расчёта фильтрации при околокритических термодинамических условиях//Вычисл. мех. сплош. сред. -2013. -T. 6, № 2 -С. 246-255.
  • Алтунин В.В. Теплофизические свойства двуокиси углерода. -М.: Издательство стандартов, 1975. -546 с.
  • 14. Афанасьев А.А., Бармин А.А. Нестационарные одномерные фильтрационные течения воды и пара с учётом фазовых переходов // МЖГ. – 2007. – № 4. – С. 134-143. (Afanas'ev A.A., Barmin A.A. Unsteady one-dimensional water and steam flows through a porous medium with allowance for phase transitions // Fluid Dyn. – V. 42, N. 4. – P. 627-636. )
  • Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. -М.: Энергия, 1980. -424 c.
  • 16. Афанасьев А.А., Мельник О.Э. О математическом моделировании многофазной фильтрации при околокритических условиях // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 1. Математика, механика. – 2013. – № 3. – С. 68-72. (Afanas'ev A.A., Mel'nik O.E. Mathematical modeling of multiphase seepage under near-critical conditions // Mosc. Univ. Math. Bull. – 2013. – V. 68, N. 3. – P. 76-79. )
  • Brooks R.H., Corey A.T. Hydraulic properties of porous media//Hydrol. Papers. -Fort Collins, Colorado: Colorado State University, 1964. -N. 3. -37 p.
  • Самарский А.А., Попов Ю.П. Разностные методы решения задач газовой динамики. -М.: Едиториал УРСС, 2004. -424 с.
  • Кудряшов И.Ю., Максимов Д.Ю. Моделирование задач многофазной многокомпонентной фильтрации на многопроцессорных вычислительных комплексах//Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша. 2009. № 68. 25 с. URL: http://www.keldysh.ru/papers/2009/prep68/prep2009_68.pdf.
  • Афанасьев А.А., Мельник О.Э. Численное моделирование трёхфазной фильтрации при закачке углекислого газа в водонасыщенный пласт//Физ.-хим. кин. в газ. динамике. -2013. -Т. 14. (URL: http://istina.msu.ru/publications/article/4786125/).
  • Коновалов А.В., Толмачев А.В., Партин А.С. Параллельное решение упругопластической задачи с применением трехдиагонального алгоритма LU-разложения из библиотеки ScaLAPACK//Вычисл. мех. сплош. сред. -2011. -Т. 4, № 4. -С. 34-41.
  • Борисов В.Е., Савенков Е.Б. Численное исследование метода предобуславливания Generalized Nested Factorization для промышленных задач пластовой фильтрации: Препр./ИПМ им. М.В. Келдыша. -М., 2013. -№ 12. -18 с. (URL: http://www.keldysh.ru/papers/2013/prep2013_12.pdf).
  • Official Aztec User's Guide. Version 2.1: Report/Sandia National Laboratories: Tuminaro R.S., Heroux M., Hutchinson S.A., Shadid J.N. -Albuquerque, NM, U.S., 1999. -63 p. -SAND99-8801J.
  • URL: http://www.cs.sandia.gov/CRF/aztec1.html (дата обращения: 21.10.2013).
  • URL: http://trilinos.sandia.gov/(дата обращения: 21.10.2013).
  • Saad Y. Iterative methods for sparse linear systems. -SIAM, Philadelphia, PA, US, 2000.
  • Saad Y. ILUT: A dual threshold incomplete LU factorization//Numer. Linear Algebr. -1994. -V. 1, N. 4. -P. 387-402.
  • Amdahl G.M. Validity of the single processor approach to achieving large-scale computing capabilities//AFIPS'67 Conf. Proc. NY, USA, April 18-20, 1967. -P. 483-485.
  • Karypis G., Kumar V. A fast and highly quality multilevel scheme for partitioning irregular graphs//SIAM J. Sci. Comput. -1999. -V. 20, N. 1. -P. 359-392.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp