Quelques défis posés par la simulation des écoulements en ... · 2 Applications Simulation de...
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P Controlled CO2 | Diversified fuels | Fuel-efficient vehicles | Clean refining | Extended reserves
Quelques défis posés par la simulation des écoulements en milieux poreux dans l'industrie
pétrolière Roland Masson
Départements Mathématiques Appliquées et Informatique Scientifique
IFP
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Applications
Simulation de réservoir Optimisation de la production
Simulation du stockage géologique du CO2 Optimisation du piégeage Etude de risques
Simulation de bassin Exploration pétrolière
Ecoulements Polyphasiques en Milieux Poreux
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Modèles Polyphasiques Compositionnels Phases: α = 1,..., Np (eau, huile, gaz, ...
Composants i=1,...,Nc (H2O, HCs, C02, ...)
Inconnues
+ Equilibre thermodynamique Conservation de la
masse
Conservation du volume de pore
Loi de Darcy polyphasique
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Géométries-Maillages
Puits
Failles
Erosions
Milieux stratifiés hétérogènes anisotropes
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Discrétisation volume fini des flux diffusifs
Maillages généraux Milieu hétérogène, anisotrope Coût et robustesse
Stencil compact, schémas centrés Coercivité Monotonicité
LGR
Failles
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Systèmes non linéaires et linéaires
Système non linéaire Algorithme de type Newton Gestion des changements de phase par le Flash thermodynamique
Système linéaire Réduction du système par élimination des lois de fermeture et des inconnues explicites
80 à 50% du temps calcul
5 à 50% du temps calcul
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Méthode Combinative-AMG
Préconditionnement ILU(0) du système
Vcycle(s) AMG sur le bloc pression
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Cas test synthétiques Black Oil en simulation de réservoir
Modèle Black Oil (3 inconnues par maille) Champ de perméabilité log-normal Maillage Cartésien
slope 1,45
slope 1,2
Comb-AMG
Nombre d'inconnues (log)
ILU(0)
CPU
par
itér
atio
n de
New
ton
0 50
100 150 200 250
4 8 12 permeability tensor variance
prec
ondi
tione
r ste
ps
per N
ewto
n st
ep
0 6 12 18 24 30
ILU(0) Comb-AMG
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Calcul Haute Performance
Scalabilité forte Comment exploiter les nouvelles architectures à taille de problème fixée
Méthodes de décomposition de domaines (EHPOC)
Solveurs ILU adaptés au multi-coeurs (ANR PETAL)
Hybride CPU+GPU Solveur linéaire Flash thermodynamique
1c/p
4c/p 2c/p
106 mailles Comb-AMG
BiCGStab + ILU0
CPU
tem
ps c
lacu
l (s)
CPU+GPU
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Simulations thermiques
Fronts raides et fortes non linéarités Equilibre liquide vapeur Lois raide en température
Couplages Thermodynamique Géomécanique
SAGD: injection de vapeur
ERT avec LJLL: objectif de gain en CPU pour les simulations thermiques Suivi de front par raffinement dynamique de maillage
Schémas adaptive implicit Parallélisme
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Stockage géologique du CO2
Sleipner
Etude des piégeages du CO2 Géologique, capillaire, par dissolution, minéralogique
Couplage écoulement polyphasique ‒ transport ‒ géochimie
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interaction
rétroaction
Vision GLOBALE
Stratégie de résolution découplée du système réactif
TREACT RESERVOIR
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Modélisation de bassin
Objectif d'exploration pétrolière à l'échelle d'un bassin présence de réservoirs pétroliers, quantité et qualité des HC
Simulation de l'historique du bassin en focalisant sur les fluides
Dépôt des sédiments
Enfouissement - Compaction - élévation de température
Craquage – expulsion - migration
Piégeage dans des réservoirs
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Modèles de bassin
Modèles 2D multiblocs avec failles conductrices
Modèles 3D avec cinématique verticale
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Modèles de bassin 3D avec failles conductrices
High permeability fault
Low permeability fault
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Plateforme Arcane
Plateforme orientée objet pour le développement de codes de calculs parallèles sur maillages non structurés Développé par le CEA-DAM depuis 2000 Collaboration CEA-IFP de co-développement depuis 2007
Adaptée au HPC Objectif de modularité et de partage de services
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Arcane et ArcGeoSim
Arcane Parallélisme | Equilibrage dynamique | Maillage | Module/Service Mngt | I/O | Variables
Geométrie | Failles | Sous-Maillage | AMR | Maillage évolutif
Numérique Schémas VF – VF Hybrides | Solveurs |
Physique Thermodynamique | Hydrodynamique | Chimie
Modules métiers Darcy Polyphasique | Transport Réactif | Puits
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Plateforme ArcGeoSim
Modélisation de bassin
Simulation de réservoir Stockage du CO2
ArcGeoSim