SimulaÃÃo de escoamento bifÃsico Ãleo-Ãgua em reservatÃrios de petrÃleo usando computadores paralelos de memÃria distribuÃda

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2008

RESUMO

A busca por tÃcnicas de alto desempenho por engenheiros e pesquisadores no campo da simulaÃÃo numÃrica em reservatÃrios de petrÃleo à um caminho que vem sendo percorrido desde o inÃcio da dÃcada de 1950 com o advento dos primeiros computadores digitais. Prever o comportamento de um reservatÃrio ao longo de sua vida produtiva e extrair a mÃxima quantidade de hidrocarbonetos economicamente viÃvel à uma tarefa que exige um conhecimento mais detalhado das caracterÃsticas dos fluidos (lÃquidos e/ou gasosos) e do meio poroso por onde escoam. A modelagem matemÃtica da fÃsica envolvida no escoamento de fluidos em meios porosos resulta em equaÃÃes diferenciais parciais (EDPs) nÃolineares que apenas apresentam soluÃÃes analÃticas em casos muito simplificados. MÃtodos numÃricos como os de diferenÃas finitas e de volumes finitos, e mais recentemente de elementos finitos, tÃm sido aplicados neste campo e exigem um tratamento especial quando se deseja empregÃ-los em simulaÃÃes com o auxÃlio de computadores paralelos partindo desde a fase de prÃ-processamento, passando pela estrutura de dados do simulador, atà a resoluÃÃo das equaÃÃes discretas. O uso de computadores paralelos de memÃria distribuÃda à apresentado como uma ferramenta de alto desempenho que pode permitir uma reduÃÃo significativa no tempo total de simulaÃÃo ou pode viabilizar a simulaÃÃo de problemas de grande porte, ou seja, problemas que excedem a capacidade de memÃria de uma Ãnica mÃquina devido a enorme quantidade de dados envolvidos. Neste trabalho, à apresentado um simulador de reservatÃrios de petrÃleo paralelo desenvolvido em C++ e que faz uso de pacotes gratuitos de cÃdigo aberto voltados à programaÃÃo paralela como FMDB, ParMetis e Petsc que desempenham tarefas especÃficas importantes como o gerenciamento de malhas distribuÃdas, o balanÃo de carga entre processadores e a utilizaÃÃo de resolvedores (solvers) iterativos paralelos, respectivamente. Uma formulaÃÃo de volumes finitos centrada nos vÃrtices e baseadas em uma estrutura de dados por arestas (Carvalho, 2005), aqui chamada de EBFV1 (Edge Based Finite Volume), à utilizada na discretizaÃÃo das equaÃÃes governantes para simular o escoamento incompressÃvel Ãleo-Ãgua em meios porosos heterogÃneos e anisotrÃpicos tanto em malhas de triÃngulos quanto de tetraedros. Nesta formulaÃÃo, a heterogeneidade do meio està associada a subdomÃnios. O mÃtodo de integraÃÃo no tempo IMPES (IMplicit Pressure Explicit Saturation) à adotado nas simulaÃÃes em conjunto com um procedimento adaptativo no passo de tempo (Hurtado et al., 2006). Uma segunda formulaÃÃo de volumes finitos (EBFV2) tambÃm com volumes de controle centrados nos vÃrtices e onde a heterogeneidade do meio està associada aos elementos da malha à apresentada e comparada com a formulaÃÃo EBFV1 para tratar problemas elÃpticos em malhas 2-D. Exemplos obtidos da literatura e tratados por outras formulaÃÃes de volumes finitos sÃo usados para avaliar o erro e a taxa de convergÃncia para malhas com diferentes nÃveis de refinamento. Mostram-se como as duas formulaÃÃes sÃo capazes de lidar com problemas envolvendo meios porosos com razÃo de heterogeneidade e anisotropia elevada

ASSUNTO(S)

reservatÃrios de petrÃleo c++ parallel computing computaÃÃo paralela mÃtodos dos volumes finitos engenharia mecanica finite volume method object-oriented programming petroleum reservoir programaÃÃo orientada a objetos c++

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