کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
8088562 1521895 2018 12 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Operator-based linearization for efficient modeling of geothermal processes
ترجمه فارسی عنوان
خطی سازی مبتنی بر اپراتور برای مدل سازی کارآمد از فرآیندهای زمین گرمایی
کلمات کلیدی
شبیه سازی ژئوترمال، بارندگی در نمایندگی فیزیکی، خطی سازی مبتنی بر اپراتور،
ترجمه چکیده
شبیه سازی عددی یکی از مهمترین ابزارهای مورد نیاز برای مدیریت مالی و عملیاتی مخازن زمین گرمایی است. صنایع ژئوترمال مدرن به چالش کشیده شده است برای اجرای مجموعه های بزرگ از مدل های عددی برای تجزیه و تحلیل عدم قطعیت، باعث می شود عملکرد شبیه سازی تبدیل به یک مسئله مهم است. مدل سازی مخزن ژئوترمال نیاز به حل معادلات حاکم بر توصیف حفاظت از جرم و انرژی دارد. پیاده سازی قوی، دقیق و کارآمد در این محاسبات، یک طرح تطابق تقریبی ضمنی را پیشنهاد می کند که به صورت غیر خطی در سیستم معادلات حل می شود. روشی که اغلب مورد استفاده برای حل معادلات غیر خطی سیستم بر اساس روش نیوتن است و شامل خطی سازی با توجه به غیر ناشناخته غیر مرتبط است. این مرحله برای پیاده سازی پیچیده تر است و معمولا منبع اشتباهات مختلف می شود. روش جدید خطی سازی - خطی سازی مبتنی بر اپراتور - اخیرا برای جریان و حمل و نقل غیر ایزوترمی پیشنهاد شده است. معادلات حاکم، که در فضا و زمان مخلوط شده بودند، به شکل اپراتور تغییر یافتند و هر اصطلاح معادله به عنوان محصول دو اپراتور مشخص شد. اولین اپراتور شامل خواص فیزیکی سنگ و مایعات، مانند چگالی یا ویسکوزیته است که تنها به وضعیت فعلی یک بلوک شبکه بستگی دارد، که به طور کامل توسط ارزش های ناشناخته غیرخطی تعریف شده است. اپراتور دوم شامل تمام شرایطی است که در اپراتورهای اول گنجانده نشده است و بستگی به موقعیت و موقعیت مکانی یک حجم کنترل دارد. بعد، اولین نوع اپراتورها بر فضای فیزیکی یک مشکل شبیه سازی شده تنظیم شد. نمایندگی فیزیک بسیار غیر خطی با استفاده از درون یابی چند خطی به دست آمد که جایگزین نمایش مستمر اپراتورهای پارامتری شده است. خطی سازی نوع دوم اپراتورها به روش معمولی اعمال شد. در این مقاله، کاربرد این رویکرد را به فرآیندهای زمین گرمایی، بویژه برای مدلهای دوته ژئوترمال با کمترین آنتالپی و با استفاده از هیدروکربن تولید مشترک، مورد بررسی قرار دادیم. عملکرد و استحکام روش جدید بر روی رویکرد متداول در مخزن زمین گرمایی مورد بهره برداری قرار گرفت. این رویکرد، بهبود قابل توجهی از عملکرد شبیه سازی زمین گرمایی را نشان می دهد، در حالی که خطاهای ناشی از کاهش وزن در فیزیک، تحت کنترل قرار می گیرند. سادگی اجرای در معماری های محاسباتی در حال ظهور و کاهش غیر خطی فرصت های پیشرفته برای اندازه گیری عدم قطعیت و تجزیه و تحلیل ریسک پروژه های زمین گرمایی را فراهم می کند.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه علوم زمین و سیارات ژئوشیمی و پترولوژی
پیش نمایش مقاله
خطی سازی مبتنی بر اپراتور برای مدل سازی کارآمد از فرآیندهای زمین گرمایی
چکیده انگلیسی
Numerical simulation is one of the most important tools required for financial and operational management of geothermal reservoirs. The modern geothermal industry is challenged to run large ensembles of numerical models for uncertainty analysis, causing simulation performance to become a critical issue. Geothermal reservoir modeling requires the solution of governing equations describing the conservation of mass and energy. The robust, accurate and computationally efficient implementation of this solution suggests an implicit time-approximation scheme, which introduces nonlinearity into the system of equations to be solved. The most commonly used approach to solving the system of nonlinear equations is based on Newton's method and involves linearization with respect to nonlinear unknowns. This stage is the most complicated for implementation and usually becomes the source of various errors. A new linearization approach - operator-based linearization - was recently proposed for non-isothermal flow and transport. The governing equations, discretized in space and time, were transformed to the operator form where each term of the equation was specified as the product of two operators. The first operator comprises physical properties of rock and fluids, such as density or viscosity, which depend only on the current state of a grid block, fully defined by the values of nonlinear unknowns. The second operator includes all terms that were not included in the first operators, and depends on both the state and spatial position of a control volume. Next, the first type of operators was parametrized over the physical space of a simulation problem. The representation of highly nonlinear physics was achieved by using multi-linear interpolation, which replaces the continuous representation of parametrized operators. The linearization of the second type of operators was applied in the conventional manner. In this work, we investigated the applicability of this approach to the geothermal processes, specifically for low-enthalpy and high-enthalpy geothermal doublet models with hydrocarbon co-production. The performance and robustness of the new method were tested against the conventional approach on a geothermal reservoir of practical interest. This approach shows significant improvement of geothermal simulation performance, while errors, introduced by coarsening in physics, remain under control. The simplicity of implementation on emerging computational architectures and nonlinearity reduction provide advanced opportunities for uncertainty quantification and risk analysis of geothermal projects.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Geothermics - Volume 74, July 2018, Pages 7-18
نویسندگان
, ,