Parallel numerical simulation of two-phase flow model in porous media using distributed and shared memory architectures

ResumenEn este trabajo se estudia un modelo de flujo bifásico (agua-aceite) en un medio poroso homogéneo considerando un desplazamiento inmiscible e incompresible. Este modelo se resuelve numéricamente usando el Método de Volumen Finito (FVM) y se comparan cuatro esquemas numéricos para la aproximación de los flujos en las caras de los volúmenes discretos. Se describe brevemente cómo obtener los modelos matemático y computacional aplicando la formulación axiomática y programación genérica. También, implementa dos estrategias de paralelización para reducir el tiempo de ejecución. Se utilizan arquitecturas de memoria distribuida (clusters de CPUs) y memoria compartida (Tarjetas gráficas GPUs). Finalmente se realiza una comparación del desempeño de estas dos arquitecturas junto con un análisis de los cuatro esquemas numéricos para un patrón de flujo de inyección de agua, con un pozo inyector y cuatro pozos productores (five-spot pattern).

A two-phase (water and oil) flow model in a homogeneous porous media is studied, considering immiscible and incompressible displacement. This model is numerically solved using the Finite Volume Method (FVM) and we compare four numerical schemes for the approximation of fluxes on the faces of the discrete volumes. We describe briefly how to obtain the mathematical and computational models applying axiomatic formulations and generic programming. Two strategies of parallelization are implemented in order to reduce the execution time. We study distributed (cluster of CPUs) and shared (Graphics Processing Units) memory architectures. A performance comparison of these two architectures is done along with an analysis of the four numerical schemes, for a water-flooding five-spot pattern model.