Aplicação do método Multinível Algébrico Dinâmico Não Uniforme (NU-ADM) no escoamento composicional em reservatórios de petróleo

Abstract

A exploração do petróleo é uma atividade que envolve a captação de grandes investimentos com altos riscos financeiros e por esse motivo é essencial predizer o comportamento de um campo ou reservatório por meio da simulação numérica, tendo uma aproximação dos ganhos e uma previsão dos riscos envolvidos, visto que essa indústria tem alto impacto financeiro e ambiental. Os hidrocarbonetos são recuperados inicialmente pelo método de recuperação primária, quando o reservatório tem energia suficiente para impulsionar os fluidos para a superfície. Quando a pressão diminui recorre-se aos métodos de recuperação secundária, nos quais um fluido é injetado a fim de varrer a fase óleo do reservatório. Quando não é mais possível recuperar hidrocarbonetos utilizando os métodos de recuperação primária e secundária, recorre-se aos métodos de recuperação terciária, onde o deslocamento do óleo ocorre pela redução da sua viscosidade, das forças capilares ou da tensão superficial. Esses métodos avançados de recuperação exigem uma modelagem mais complexa, como o modelo composicional, que considera o transporte dos componentes pelas fases presentes. Um dos problemas em simulação em reservatórios de petróleo é o tempo que se leva para obter os resultados. Mesmo atualmente com os supercomputadores com alta capacidade de processamento, problemas com grande quantidade de variáveis podem inviabilizar a simulação, a exemplo de modelos complexos como o composicional, o que aumenta sigficantemente o número de variáveis. O que geralmente é feito é empregar o método Upscaling, homogeneizando as propriedades e levando as informações para a escala grossa, porém nesse processo há perda de informação. Alternativamente, existe o método Multinível Algébrico Dinâmico Não uniforme (NU-ADM) que faz uso dos operadores Multiescala (prolongamento e restrição) para resolver a solução na escala grossa e posteriormente devolver a solução para a escala fina com a vantagem de ter uma malha aninhada com vários níveis, permitindo uma solução mais precisa em regiões que tenham alguma física importante como naquelas próximas aos poços onde se tem um alto gradiente de pressão. Esse trabalho faz uso do método NU-ADM na modelagem do escoamento composicional utilizando o modelo IMPEC (Implici Pressure Explicit Composition), com aproximação das propriedades associadas às superfícies do volume de controle pelo método Upwind de primeira ordem e aproximação do fluxo pelo método TPFA (Two Point Flux Approximation). A pressão é resolvida utilizando o método de Richardson e as composições são resolvidas explicitamente na escala fina, calculando o fluxo localmente a fim de garantir conservação de massa. A qualidade da solução obtida do método proposto foi aferida por meio da comparação com a solução obtida diretamente na malha fina.