УДК 532.685
Четверушкин Б.Н., Люпа А.А., Трапезникова М.А., Чурбанова Н.Г.
МОДЕЛИРОВАНИЕ МНОГОФАЗНЫХ ТЕЧЕНИЙ В ПОДЗЕМНОМ ПРОСТРАНСТВЕ НА СУПЕРКОМПЬЮТЕРАХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЯВНЫХ РАЗНОСТНЫХ СХЕМ
Аннотация
Статья посвящена разработке и апробации оригинального подхода к численному моделированию многофазных течений жидкости в пористой среде на вычислительных системах сверхвысокой производительности. Предложена математическая модель неизотермической фильтрации слабосжимаемой жидкости, построенная по аналогии с квазигазодинамической системой уравнений. Для ее реализации создан вычислительный алгоритм на основе явных разностных схем, допускающий эффективное распараллеливание на многопроцессорных системах гибридной архитектуры. Верификация проведена на примере тестовой задачи о просачивании двухфазной (вода–воздух) жидкости под действием силы тяжести. Получено хорошее согласование результатов расчетов с результатами других авторов. Приведены результаты расчетов модельной задачи нефтедобычи при пятиточечной схеме расположения скважин. Продемонстрирована эффективность решения задачи SPE10 на кластере с графическими ускорителями вычислений. Для исследования влияния тепловых воздействий на динамику процесса фильтрации проведен расчет течения трехфазной (вода–нефть–воздух) жидкости в 3D области пористой среды с источником горячей воды на границе.
Ключевые слова: течение многофазной жидкости в пористой среде, квазигазодинамическая система уравнений, явные конечно-разностные схемы, высокопроизводительные вычислительные системы.
Chetverushkin B.N., Lyupa A.A., Trapeznikova M.A., Churbanova N.G.
SIMULATION OF MULTIPHASE FLOWS IN THE SUBSURFACE ON SUPERCOMPUTERS WITH THE USE OF EXPLICIT DIFFERENCE SCHEMES
Abstract
The work is devoted to the development and verification of an original approach to numerical simulation of multiphase fluid flows in a porous medium on computer systems of super-high performance. The proposed mathematical model of non-isothermal filtration of slightly compressible fluid is built by the analogy with quasigasdynamic system of equations. An algorithm for its implementation is created on the basis of explicit difference schemes to allow efficient parallelization on multiprocessor systems of hybrid architecture. Verification is performed by the test problem of two-phase fluid (water-air) infiltration under the gravity force: good agreement of numerical results with given in the literature results of other authors has been obtained. Results of computations of the model oil recovery problem at five-spot well configuration are shown. Efficiency of the SPE10 project solution on a cluster with graphics accelerators is demonstrated. To investigate the influence of thermal effects on filtration process dynamics computations of three-phase fluid (water-oil-air) flow in the 3D domain of a porous medium with a hot water source on the boundary have been performed.
Keywords: multiphase fluid flow in a porous medium, quasigasdynamic system of equations, explicit finite difference schemes, high-performance computing systems.
DOI 10.29222/ipng.2078-5712.2018-21.art14
Полный текст статьи в формате PDF