Implementação paralelizada de métodos de resolução de sistemas algébricos na simulação de reservatórios de gás

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Werneck, Leonardo Figueira
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
Texto Completo: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13814
Resumo: Since the 1960s, due to the relevance for the oil industry, the numerical reservoir simulation has became an usual tool for industry and has been a subject of intensive research. The main goal of computational modeling and the use of numerical methods for reservoir simulation is to allow a better reservoir management, so that there is a optimized oil recovery. This work aims to parallelize, using the Application Programming Interface (API) OpenMP (Open Multi-Processing), the numerical method used to solve the algebraic system resulting from the discretization of the equation that describes the single-phase flow in a gas reservoir, considering the unknown pressure. The set of governing equations are the continuity equation, an expression for the momentum balance and an equation of state. The Hydraulic Diffusivity Equation (HDE), for the unknown pressure, is obtained from this set of fundamental equations and it is discretized by means of the Finite Difference Method (FDM) along with an implicit formulation. Different numerical tests are performed in order to study the computational efficiency of the parallelized versions of the Jacobi, Gauss-Seidel, Successive Overrelaxation, Conjugate Gradient, BiConjugate Gradient (BiCG) and BiConjugate Gradient Stabilized (BiCGStab) methods, aiming a future application on the numerical gas reservoir simulation. It is worth note that the heterogeneities presence in reservoir rock and/or non-linearities in the HDE for gas flow increase the need for more efficient methods in order to reduce computational costs, as the OpenMP technique.
id UERJ_648f511a34e7071ae56bef9990f1a9d3
oai_identifier_str oai:www.bdtd.uerj.br:1/13814
network_acronym_str UERJ
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
repository_id_str 2903
spelling Souto, Helio Pedro Amaralhttp://lattes.cnpq.br/1999072996132654Boy, Grazione de Souzahttp://lattes.cnpq.br/7987813860992687Jatobá, Livia Flavia Carlettihttp://lattes.cnpq.br/6751377400609232Bueno, Andre Duartehttp://lattes.cnpq.br/3841800604104186Borges, Márcio Renteshttp://lattes.cnpq.br/8203775174455802http://lattes.cnpq.br/7260617202713011Werneck, Leonardo Figueira2021-01-07T14:42:02Z2016-05-102016-02-22WERNECK, Leonardo Figueira. Implementação paralelizada de métodos de resolução de sistemas algébricos na simulação de reservatórios de gás. 2016. 83 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Computacional) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2016.http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13814Since the 1960s, due to the relevance for the oil industry, the numerical reservoir simulation has became an usual tool for industry and has been a subject of intensive research. The main goal of computational modeling and the use of numerical methods for reservoir simulation is to allow a better reservoir management, so that there is a optimized oil recovery. This work aims to parallelize, using the Application Programming Interface (API) OpenMP (Open Multi-Processing), the numerical method used to solve the algebraic system resulting from the discretization of the equation that describes the single-phase flow in a gas reservoir, considering the unknown pressure. The set of governing equations are the continuity equation, an expression for the momentum balance and an equation of state. The Hydraulic Diffusivity Equation (HDE), for the unknown pressure, is obtained from this set of fundamental equations and it is discretized by means of the Finite Difference Method (FDM) along with an implicit formulation. Different numerical tests are performed in order to study the computational efficiency of the parallelized versions of the Jacobi, Gauss-Seidel, Successive Overrelaxation, Conjugate Gradient, BiConjugate Gradient (BiCG) and BiConjugate Gradient Stabilized (BiCGStab) methods, aiming a future application on the numerical gas reservoir simulation. It is worth note that the heterogeneities presence in reservoir rock and/or non-linearities in the HDE for gas flow increase the need for more efficient methods in order to reduce computational costs, as the OpenMP technique.Desde a década de 1960, devido à pertinência para a indústria petrolífera, a simulação numérica de reservatórios de petróleo tornou-se uma ferramenta usual e uma intensa área de pesquisa. O principal objetivo da modelagem computacional e do uso de métodos numéricos, para a simulação de reservatórios de petróleo, é o de possibilitar um melhor gerenciamento do campo produtor, de maneira que haja uma maximização na recuperação de hidrocarbonetos. Este trabalho tem como objetivo principal paralelizar, empregando a interface de programação de aplicativo OpenMP (Open Multi-Processing), o método numérico utilizado na resolução do sistema algébrico resultante da discretização da equação que descreve o escoamento monofásico em um reservatório de gás, em termos da variável pressão. O conjunto de equações governantes é formado pela equação da continuidade, por uma expressão para o balanço da quantidade de movimento e por uma equação de estado. A Equação da Difusividade Hidráulica (EDH), para a variável pressão, é obtida a partir deste conjunto de equações fundamentais, sendo então discretizada pela utilização do Método de Diferenças Finitas, com a escolha por uma formulação implícita. Diferentes testes numéricos são realizados a fim de estudar a eficiência computacional das versões paralelizadas dos métodos iterativos de Jacobi, Gauss-Seidel, Sobre-relaxação Sucessiva, Gradientes Conjugados (CG), Gradiente Biconjugado (BiCG) e Gradiente Biconjugado Estabilizado (BiCGStab), visando a uma futura aplicação dos mesmos na simulação de reservatórios de gás. Ressalta-se que a presença de heterogeneidades na rocha reservatório e/ou às não-linearidades presentes na EDH para o escoamento de gás aumentam a necessidade de métodos eficientes do ponto de vista de custo computacional, como é o caso de estratégias usando OpenMP.Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-07T14:42:02Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_LeonardoFigueiraWerneck.pdf: 1217819 bytes, checksum: 2770321800e9d8baaa6f0a648b678d68 (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-07T14:42:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_LeonardoFigueiraWerneck.pdf: 1217819 bytes, checksum: 2770321800e9d8baaa6f0a648b678d68 (MD5) Previous issue date: 2016-02-22Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiroapplication/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Modelagem ComputacionalUERJBRCentro de Tecnologia e Ciências::Instituto PolitécnicoNumerical reservoir simulationFinite difference methodSparse algebraic systemIterative methodsOpenMPParallelizationGas - Escoamento - Metodos de simulaçãoDinamica dos gases - Metodos de simulaçãoReservatorios de hidrocarbonetos - Metodos de simulaçãoDiferenças finitas - Metodos de simulaçãoOpenMP - Metodos de simulaçãoSistema algébrico esparsoMétodos iterativosParalelizaçãoCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTEImplementação paralelizada de métodos de resolução de sistemas algébricos na simulação de reservatórios de gásParallelized implementation of methods for the algebraic systems solution on the gas reservoir simulationinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALDissertacao_LeonardoFigueiraWerneck.pdfapplication/pdf1217819http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/13814/1/Dissertacao_LeonardoFigueiraWerneck.pdf2770321800e9d8baaa6f0a648b678d68MD511/138142024-02-27 15:26:42.205oai:www.bdtd.uerj.br:1/13814Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T18:26:42Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false
dc.title.por.fl_str_mv Implementação paralelizada de métodos de resolução de sistemas algébricos na simulação de reservatórios de gás
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Parallelized implementation of methods for the algebraic systems solution on the gas reservoir simulation
title Implementação paralelizada de métodos de resolução de sistemas algébricos na simulação de reservatórios de gás
spellingShingle Implementação paralelizada de métodos de resolução de sistemas algébricos na simulação de reservatórios de gás
Werneck, Leonardo Figueira
Numerical reservoir simulation
Finite difference method
Sparse algebraic system
Iterative methods
OpenMP
Parallelization
Gas - Escoamento - Metodos de simulação
Dinamica dos gases - Metodos de simulação
Reservatorios de hidrocarbonetos - Metodos de simulação
Diferenças finitas - Metodos de simulação
OpenMP - Metodos de simulação
Sistema algébrico esparso
Métodos iterativos
Paralelização
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE
title_short Implementação paralelizada de métodos de resolução de sistemas algébricos na simulação de reservatórios de gás
title_full Implementação paralelizada de métodos de resolução de sistemas algébricos na simulação de reservatórios de gás
title_fullStr Implementação paralelizada de métodos de resolução de sistemas algébricos na simulação de reservatórios de gás
title_full_unstemmed Implementação paralelizada de métodos de resolução de sistemas algébricos na simulação de reservatórios de gás
title_sort Implementação paralelizada de métodos de resolução de sistemas algébricos na simulação de reservatórios de gás
author Werneck, Leonardo Figueira
author_facet Werneck, Leonardo Figueira
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Souto, Helio Pedro Amaral
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1999072996132654
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Boy, Grazione de Souza
dc.contributor.advisor-co1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/7987813860992687
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Jatobá, Livia Flavia Carletti
dc.contributor.referee1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/6751377400609232
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Bueno, Andre Duarte
dc.contributor.referee2Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/3841800604104186
dc.contributor.referee3.fl_str_mv Borges, Márcio Rentes
dc.contributor.referee3Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/8203775174455802
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/7260617202713011
dc.contributor.author.fl_str_mv Werneck, Leonardo Figueira
contributor_str_mv Souto, Helio Pedro Amaral
Boy, Grazione de Souza
Jatobá, Livia Flavia Carletti
Bueno, Andre Duarte
Borges, Márcio Rentes
dc.subject.eng.fl_str_mv Numerical reservoir simulation
Finite difference method
Sparse algebraic system
Iterative methods
OpenMP
Parallelization
topic Numerical reservoir simulation
Finite difference method
Sparse algebraic system
Iterative methods
OpenMP
Parallelization
Gas - Escoamento - Metodos de simulação
Dinamica dos gases - Metodos de simulação
Reservatorios de hidrocarbonetos - Metodos de simulação
Diferenças finitas - Metodos de simulação
OpenMP - Metodos de simulação
Sistema algébrico esparso
Métodos iterativos
Paralelização
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE
dc.subject.por.fl_str_mv Gas - Escoamento - Metodos de simulação
Dinamica dos gases - Metodos de simulação
Reservatorios de hidrocarbonetos - Metodos de simulação
Diferenças finitas - Metodos de simulação
OpenMP - Metodos de simulação
Sistema algébrico esparso
Métodos iterativos
Paralelização
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE
description Since the 1960s, due to the relevance for the oil industry, the numerical reservoir simulation has became an usual tool for industry and has been a subject of intensive research. The main goal of computational modeling and the use of numerical methods for reservoir simulation is to allow a better reservoir management, so that there is a optimized oil recovery. This work aims to parallelize, using the Application Programming Interface (API) OpenMP (Open Multi-Processing), the numerical method used to solve the algebraic system resulting from the discretization of the equation that describes the single-phase flow in a gas reservoir, considering the unknown pressure. The set of governing equations are the continuity equation, an expression for the momentum balance and an equation of state. The Hydraulic Diffusivity Equation (HDE), for the unknown pressure, is obtained from this set of fundamental equations and it is discretized by means of the Finite Difference Method (FDM) along with an implicit formulation. Different numerical tests are performed in order to study the computational efficiency of the parallelized versions of the Jacobi, Gauss-Seidel, Successive Overrelaxation, Conjugate Gradient, BiConjugate Gradient (BiCG) and BiConjugate Gradient Stabilized (BiCGStab) methods, aiming a future application on the numerical gas reservoir simulation. It is worth note that the heterogeneities presence in reservoir rock and/or non-linearities in the HDE for gas flow increase the need for more efficient methods in order to reduce computational costs, as the OpenMP technique.
publishDate 2016
dc.date.available.fl_str_mv 2016-05-10
dc.date.issued.fl_str_mv 2016-02-22
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2021-01-07T14:42:02Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv WERNECK, Leonardo Figueira. Implementação paralelizada de métodos de resolução de sistemas algébricos na simulação de reservatórios de gás. 2016. 83 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Computacional) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2016.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13814
identifier_str_mv WERNECK, Leonardo Figueira. Implementação paralelizada de métodos de resolução de sistemas algébricos na simulação de reservatórios de gás. 2016. 83 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Computacional) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2016.
url http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13814
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade do Estado do Rio de Janeiro
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
dc.publisher.initials.fl_str_mv UERJ
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico
publisher.none.fl_str_mv Universidade do Estado do Rio de Janeiro
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
instname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
instacron:UERJ
instname_str Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
instacron_str UERJ
institution UERJ
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
bitstream.url.fl_str_mv http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/13814/1/Dissertacao_LeonardoFigueiraWerneck.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv 2770321800e9d8baaa6f0a648b678d68
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
repository.mail.fl_str_mv bdtd.suporte@uerj.br
_version_ 1811728675593256960