Changement d'échelle de déplacements de fronts en milieux hétérogènes et application à l'EOR

Upscaling multiphase flows in heterogeneous porous media and its application to EOR

• Auteur / Autrice : Narges Dashtbeshbadounak
• Direction : Benoît Nœtinger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Soutenance le 05/03/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut français du pétrole Énergies nouvelles (Rueil-Malmaison, Hauts-de-Seine)
• Jury : Président / Présidente : Pierre-Yves Lagrée
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Enchéry, Leila Heidari
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédérick Delay, Ann Muggeridge

Mots clés

Mots clés contrôlés

Galerkine, Méthodes de

Captage et stockage géologique du dioxyde de carbone

Discrétisation (cartographie)

Analyse multiéchelle

Pétrole -- Récupération tertiaire

Écoulement en milieux poreux

Modèles mathématiques

Écoulement diphasique

Mots clés libres

Modélisation des écoulements multiphasiques

Grossissement dynamique du maillage

Milieux poreux hétérogènes

Front tracking

Méthodes de discrétisation d'ordre élevé

Changement d'échelle

EOR

Déplacement immiscible

Immiscible multiphase flows in heterogeneous porous media

Front tracking

High-order discretization methods

Résumé

Construire un modèle numérique robuste pour les écoulements multiphasiques dans les milieux poreux tout en atteignant une approximation satisfaisante de la solution exacte est difficile en raison de l'hétérogénéité du milieu à plusieurs échelles, du couplage et de la non-linéarité des équations mises en jeu, et enfin de la nécessité de capturer toutes ces échelles dans un modèle numérique macroscopique d'une manière numériquement efficace. Une approche séquentielle pour accélérer la modélisation des ces écoulements non miscibles dans les milieux hétérogènes a été développée en utilisant des méthode de Galerkin discontinues et un grossissement dynamique du maillage. Cette approche, en utilisant un critère rapidement évalué, implique une décomposition du domaine dynamique et différentes stratégies de solution appliquées suivant les régions d'écoulement établies. Un maillage haute résolution et des méthodes d'ordre bas sont utilisées dans les régions d'écoulement proches de la discontinuité de saturation tandis qu'une méthode de Galerkin discontinue et une grille basse résolution sont utilisées dans les régions monophasiques. Une technique rapide pour estimer la position du front de saturation et identifier les zones d'écoulement qui nécessitent un maillage fin est présentée. L'efficacité de cette approche est démontrée au travers de cas tests et comparée avec des méthodes standard.

Numerical modelling is a widely used tool in applied geoscience for quantifying flow in porous media, that is necessary to predict performance and optimize prospect exploitation at minimal environmental risk and cost. Reaching a satisfactory approximation of the exact solution and a robust numerical model of multiphase flows is particularly challenging because of the heterogeneity of the porous medium across a wide range of length scales, the coupling and nonlinearity of the driving equations, and the necessity of capturing all scales in the macroscale numerical model in a computationally efficient way. We have developed a sequential approach to accelerate immiscible multiphase flow modelling in heterogeneous porous media using discontinuous Galerkin methods and dynamic mesh coarsening. This approach involves dynamic domain decomposition and different solution strategies in the different flow regions, using a criterion that can be fastly evaluated. We use high-resolution grids and low order methods in regions near the saturation discontinuity and a discontinuous Galerkin method along with low-resolution grids in single-phase flow regions of the domain. We present a fast technique to estimate the position of the saturation front and identify the flow zones that need high-resolution gridding and eventually, we demonstrate the accuracy of our approach through test cases from the second SPE10 model by comparing our results with fine-scale simulations.