Моделирование фильтрации при подземном захоронении углекислого газа с применением высокопроизводительных вычислительных систем

Авторы

  • Андрей Александрович Афанасьев Научно-исследовательский институт механики МГУ им. М.В. Ломоносова, ЗАО «Т-Сервисы»
  • Олег Эдуардович Мельник Научно-исследовательский институт механики МГУ им. М.В. Ломоносова, ЗАО «Т-Сервисы»
  • Юлия Дмитриевна Цветкова Научно-исследовательский институт механики МГУ им. М.В. Ломоносова

DOI:

https://doi.org/10.7242/1999-6691/2013.6.4.46

Ключевые слова:

подземное захоронение, численное моделирование, параллельные вычисления, фильтрация, многофазное течение

Аннотация

Рассмотрена задача закачки углекислого газа в водонасыщенный проницаемый пласт. Методами прямого численного моделирования определена граница области, занимаемой CO2в пласте при различных параметрах нагнетания. Проведено сравнение результатов трёхмерных расчётов по полной модели фильтрации с приближённым автомодельным решением задачи. Установлены условия применимости автомодельной асимптотики. Исследована производительность вычислений и дана оценка эффективности распараллеливания алгоритмов численного моделирования.

Скачивания

Данные по скачиваниям пока не доступны.

Библиографические ссылки

Michael K., Golab A., Shulakova V. et al. Geological storage of CO2 in saline aquifers – A review of the experience from existing storage operations // Int. J. Greenh. Gas Con. – 2010. – V. 4, N. 4. – P. 659-667. DOI
2. Würdemann H., Möller F., Kühn M. et al. CO2SINK – From site characterisation and risk assessment to monitoring and verification: One year of operational experience with the field laboratory for CO2 storage at Ketzin, Germany // Int. J. Greenh. Gas Con. – 2010. – V. 4, N. 6. – P. 938-951. DOI
3. Special report on carbon dioxide capture and storage // Technical report, Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). – Cambridge: Cambridge Univ Press, 2005. – 443 p. (URL: http://www.ipcc-wg3.de/special-reports/.files-images/SRCCS-WholeReport.pdf).
4. Singh V., Cavanagh A., Hansen H. et al. Reservoir modeling of CO2 plume behavior calibrated against monitoring data from Sleipner, Norway // Society of Petroleum Engineers. – 2010. – paper SPE-134891-MS. – 18 p. DOI
5. Aziz K., Settari A. Petroleum reservoir simulation. – London–NY: Applied Science Publishers, 1979. – 476 p.
6. Баренблат Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Движение жидкостей и газов в природных пластах. – М.: Недра, 1984. – 208 с.
7. Pruess K., Spycher N. ECO2N – A fluid property module for the TOUGH2 code for studies of CO2 storage in saline aquifers // Energ. Convers. Manage. – 2007. – V. 48, N. 6. – P. 1761-1767. DOI
8. TOUGH2 User’s Guide, Version 2.1: Report (revised) / K. Pruess et al. – Berkeley, Calif., U.S.: Lawrence Berkeley National Laboratory, 2011. – 214 р. – LBNL-43134.
9. Lyle S., Huppert H.E., Hallworth M. et al. Axisymmetric gravity currents in porous medium // J. Fluid Mech. – 2005. – V. 543. – P. 293-302. DOI
10. Bickle M., Chadwick A., Huppert H.E. et al. Modelling carbon dioxide accumulation at Sleipner: Implications for underground carbon storage // Earth Planet. Sc. Lett. – 2007. – V. 255, N. 1-2. – P. 164-176. DOI
11. Афанасьев А.А., Мельник О.Э. Об одном методе расчёта теплофизических свойств при до- и закритических условиях // Физ.-хим. кин. в газ. динамике. – 2013. – Т. 14. (URL: http://istina.msu.ru/publications/article/4786108/).
12. Афанасьев А.А., Мельник О.Э. О построении конечно-разностной схемы расчёта фильтрации при околокритических термодинамических условиях // Вычисл. мех. сплош. сред. – 2013. – T. 6, № 2 – С. 246-255. DOI
13. Алтунин В.В. Теплофизические свойства двуокиси углерода. – М.: Издательство стандартов, 1975. – 546 с.
14. Афанасьев А.А., Бармин А.А. Нестационарные одномерные фильтрационные течения воды и пара с учётом фазовых переходов // МЖГ. – 2007. – № 4. – С. 134-143. (Afanas’ev A.A., Barmin A.A. Unsteady one-dimensional water and steam flows through a porous medium with allowance for phase transitions // Fluid Dyn. – V. 42, N. 4. – P. 627-636.) DOI
15. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. – М.: Энергия, 1980. – 424 c.
16. Афанасьев А.А., Мельник О.Э. О математическом моделировании многофазной фильтрации при околокритических условиях // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 1. Математика, механика. – 2013. – № 3. – С. 68-72. (Afanas’ev A.A., Mel’nik O.E. Mathematical modeling of multiphase seepage under near-critical conditions // Mosc. Univ. Math. Bull. – 2013. – V. 68, N. 3. – P. 76-79. ) DOI
17. Brooks R.H., Corey A.T. Hydraulic properties of porous media // Hydrol. Papers. – Fort Collins, Colorado: Colorado State University, 1964. – N. 3. – 37 p.
18. Самарский А.А., Попов Ю.П. Разностные методы решения задач газовой динамики. – М.: Едиториал УРСС, 2004. – 424 с.
19. Кудряшов И.Ю., Максимов Д.Ю. Моделирование задач многофазной многокомпонентной фильтрации на многопроцессорных вычислительных комплексах: Препр. / ИПМ им. М.В. Келдыша. – М., 2009. – № 68. – 25 с. (URL: http://www.keldysh.ru/papers/2009/prep68/prep2009_68.pdf).
20. Афанасьев А.А., Мельник О.Э. Численное моделирование трёхфазной фильтрации при закачке углекислого газа в водонасыщенный пласт // Физ.-хим. кин. в газ. динамике. – 2013. – Т. 14. (URL: http://istina.msu.ru/publications/article/4786125/).
21. Коновалов А.В., Толмачев А.В., Партин А.С. Параллельное решение упругопластической задачи с применением трехдиагонального алгоритма LU-разложения из библиотеки ScaLAPACK // Вычисл. мех. сплош. сред. – 2011. – Т. 4, № 4. – С. 34-41. DOI
22. Борисов В.Е., Савенков Е.Б. Численное исследование метода предобуславливания Generalized Nested Factorization для промышленных задач пластовой фильтрации: Препр. / ИПМ им. М.В. Келдыша. – М., 2013. – № 12. – 18 с. (URL: http://www.keldysh.ru/papers/2013/prep2013_12.pdf).
23. Official Aztec User’s Guide. Version 2.1: Report / Sandia National Laboratories: Tuminaro R.S., Heroux M., Hutchinson S.A., Shadid J.N. – Albuquerque, NM, U.S., 1999. – 63 p. – SAND99-8801J.
24. URL: http://www.cs.sandia.gov/CRF/aztec1.html (дата обращения: 21.10.2013).
25. URL: http://trilinos.sandia.gov/ (дата обращения: 21.10.2013).
26. Saad Y. Iterative methods for sparse linear systems. – SIAM, Philadelphia, PA, US, 2000.
27. Saad Y. ILUT: A dual threshold incomplete LU factorization // Numer. Linear Algebr. – 1994. – V. 1, N. 4. – P. 387-402. DOI
28. Amdahl G.M. Validity of the single processor approach to achieving large-scale computing capabilities // AFIPS’67 Conf. Proc. NY, USA, April 18-20, 1967. – P. 483-485. DOI
29. Karypis G., Kumar V. A fast and highly quality multilevel scheme for partitioning irregular graphs // SIAM J. Sci. Comput. – 1999. – V. 20, N. 1. – P. 359-392. DOI

Загрузки

Опубликован

2013-12-29

Выпуск

Раздел

Статьи

Как цитировать

Афанасьев, А. А., Мельник, О. Э., & Цветкова, Ю. Д. (2013). Моделирование фильтрации при подземном захоронении углекислого газа с применением высокопроизводительных вычислительных систем. Вычислительная механика сплошных сред, 6(4), 420-429. https://doi.org/10.7242/1999-6691/2013.6.4.46