Volúmenes finitos y diferenciación automática en problemas elípticos asociados con simulación de yacimientos de petróleo

Abstract

This paper deals with theoretical and computational aspects of flow equations in a porous media based on Darcy’s law. These are equations that include the basic structure of those used in reservoir simulation but do not include several phases and several components.

The motivation for this thesis comes from a research project supported by COLCIENCIAS which several professors at the Universidad Nacional de Colombia, both the Faculty of Mines and the Faculty of Sciences, are responsible. The project aims to study the oil production strategy called Enhanced Oil Recovery (EOR). Although the equations to shape EOR processes are more complex, those presented in this thesis are indispensable to be able to announce the general equations.

The results obtained in this proposal are related to the numerical method of discretization by finite volumes and to the computational procedure called automatic differentiation. The combination of these two techniques is of great interest to the reservoir simulation community.

This is a thesis in the field of numerical analysis, it contains theoretical results, for example consistency of a numerical scheme or existence and uniqueness of an equation and also contains eminently computational results.

Este trabajo trata aspectos teóricos y computacionales de unas ecuaciones de flujo en medio poroso basadas en Ley de Darcy. Son ecuaciones que incluyen la estructura básica de las que se usan en simulación de yacimientos pero no incluyen varias fases ni varias componentes.

La motivación para el trabajo viene de un proyecto de investigación apoyado por COLCIENCIAS del que son responsables varios profesores de la Universidad Nacional de Colombia, tanto de la Facultad de Minas como de la Facultad de Ciencias. El proyecto tiene por objeto el estudio de la estrategia de producción de petróleo denominada Recobro Mejorado de Petróleo (Enhanced Oil Recovery EOR.) Aunque las ecuaciones para modelar procesos de EOR son más complejas, las que presentamos en esta tesis son indispensables para poder enunciar las ecuaciones generales.

Los resultados que se obtuvieron en esta tesis están relacionados con el método numérico de discretización por volúmenes finitos y con el procedimiento computacional denominado diferenciación automática. La combinación de estas dos técnicas es de mucho interés en la comunidad dedicada a la simulación de yacimientos.

Esta es una tesis en el campo del análisis numérico, contiene resultados teóricos, por ejemplo consistencia de un esquema numérico o existencia y unicidad de una ecuación y también contiene resultados eminentemente computaciones.