Multiphase Flow in Porous Media: Mechanics, Mathematics, and Numerics

دهه گذشته رشد قابل توجهی در تحقیقات مربوط به شبیه سازی مخزن نفت داشته است. این رشد منعکس کننده چندین پیشرفت است که یکی از مهم ترین آنها افزایش علاقه به فناوری های بازیافت نفت است که به مهندسی پیچیده نیاز دارد. افزایش این علاقه، در دسترس بودن گسترده تر ابرکامپیوترهایی است که قادر به رسیدگی به نیازهای محاسباتی عظیم یک شبیه ساز مخزن معمولی هستند. زمینه شبیه سازی reseIVoir چندین جنبه اصلی از ریاضیات کاربردی را در بر می گیرد. اول، با توجه به تنوع و پیچیدگی فرآیندهای مواجه شده، ضروری است که مدل ساز یک رویکرد سیستماتیک برای ایجاد معادلات حاکم بر جریان مخزن اتخاذ کند. دوم، ساختار ریاضی این معادلات جریان نیاز به تجزیه و تحلیل دقیق دارد تا روش‌های عددی مناسب و کارآمد برای حل آنها ایجاد شود. سوم، از آنجایی که برخی از جنبه‌های معادلات جریان گسسته معمولاً سفت هستند، باید طرح‌های کارآمدی برای حل سیستم‌های پراکنده بزرگ معادلات خطی ایجاد کرد. این مونوگراف دارای سه بخش است که هر بخش به یکی از این سه جنبه از مدل‌سازی مخزن اختصاص دارد. متن از مجموعه ای از سخنرانی های ارائه شده توسط نویسندگان در پاییز 1986 در مرکز علمی IBM در برگن، نروژ شکل گرفت. ما احساس می‌کنیم که فقط مناسب است به خواننده هشدار دهیم که بسیاری از ایده‌هایی که در این مقاله ارائه می‌کنیم، رویکردهای استاندارد در شبیه‌سازی مخزن نفت را منعکس نمی‌کنند. در واقع، هدف ما این است که به جای گردآوری کتاب درسی دیگری برای جریان اصلی، راه‌های امیدوارکننده جدیدی برای حمله به مشکلات شبیه‌سازی مخزن ترسیم کنیم.

The past decade has seen remarkable growth in research related to petroleum reseIVoir simulation. This growth reflects several developments, not the least of which is the increased interest in oil recovery technologies requiring sophisticated engineer­ ing. Augmenting this interest has been the broader availability of supercomputers capable of handling the tremendous computational demands of a typical reseIVoir simulator. The field of reseIVoir simulation incorporates several major facets of applied mathematics. First, in view of the varieyt and complexity of the processes encoun­ tered, it is imperative that the modeler adopt a systematic approach to establishing the equations governing reseIVoir flows. Second, the mathematical structure of these flow equations needs to be carefully analyzed in order to develop appropriate and efficient numerical methods for their solution. Third, since some aspects of the discretized flow equations are typically stiff, one must develop efficient schemes for solving large sparse systems of linear equations. This monograph has three parts, each devoted to one of these three aspects of reseIVoir modeling. The text grew out of a set of lectures presented by the authors in the autumn of 1986 at the IBM Scientific Center in Bergen, Norway. We feel that it is only appropriate to caution the reader that many of the ideas that we present in this monograph do not reflect standard approaches in petroleum reseIVoir simulation. In fact, our aim is to outline promising new ways of attacking reseIVoir simulation prob­ lems, rather than to compile another textbook for the mainstream.