다격자유량보정과 유선기반 격자생성법을 결합한 불균질 저류층 업스케일링 기법 (Upscaling a Heterogeneous Reservoir using a Streamline-based Mesh Generation Incorporated with Multi-Point Flux Approximation)

서지정보

· 발행기관 : 한국자원공학회
· 수록지 정보 : 한국자원공학회지 / 47권 / 2호 / 168 ~ 176페이지
· 저자명 : 김장학, 박창협, 강주명

초록

불균질 저류층의 유체 거동 특성을 정확하게 분석할 수 있는 다격자유량보정법(MPFA; Multi-Point Flux Approximation)과 유선기반 격자생성법을 결합한 업스케일링 기법을 개발하였다. 기존 격자생성법은 저류층의 수리학적 물성보다는 기하학적 특성에 초점을 맞춤으로써 비정규격자망에서 편향된 압력분포를 보일 위험이 있었다. 업스케일링법은 효율적 전산모사를 위해 도입되었으나 업스케일링 정도에 따라 유동모사의 정확도를 감소시키는 문제점이 있어, 유동모사의 효율성과 정확성을 모두 확보하는 격자생성법의 연구가 필요하다. 이 연구에서 개발한 격자생성법은 정규격자망에서 정확한 유동특징을 파악하기 위해 다격자유량보정법 조력 유선추적법과 빠른 비정규격자 재구성을 위해 딜로니(Delaunay) 삼각격자법을 통합하였다. 압력분포종횡비를 통해 압력계산의 정확도를 파악하고, 업스케일링 상수를 통해 업스케일링 효율성을 분석하였다. 균질 저류층의 경우 350개의 노드만으로 10,000개 노드를 가진 미세격자망의 수치정확도와 유사한 결과를 보였으며, 업스케일링 상수도 0.475로 기존 방법에 비해 효과적이었다. 비정규격자망 불균질 저류층의 경우, 압력값의 변동없이 업스케일링이 이루어졌을 뿐만 아니라 유체투과도의 평균, 표준편차, 변동계수 등의 통계변수가 비교적 잘 보존되었다. 이 연구의 격자생성법은 다양한 규모의 수리학적, 구조학적 특징을 결합할 수 있을 뿐만 아니라, 고해상도 저류층 모델의 업스케일링 효율성을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.

영어초록

A new upscaling approach by integrating MPFA (Multi-Point Flux Approximation) into a streamline-based mesh generator is presented to characterize flow transport accurately in a heterogeneous reservoir. Previous mesh generations have tended to cover the topological features rather than hydraulic ones and thereby they might result in a biased pressure distribution in an irregular grid-system. The upscaling schemes for more efficient simulation reduced the accuracy so that it was difficult to get both effects of efficiency and accuracy with one mesh generation. The method, developed in the study, incorporated streamline tracing in original structured grids, MPFA (Multi-Point Flux Approximation) for accurate flux-calculation and Delaunay triangular meshing for fast re-meshing. The aspect ratio examined the accuracy of pressure distribution and the upscaling coefficient investigated the effectiveness of the proposed scheme. Its applicability was verified in a homogeneous case to show the improved accuracy close to the result of fine grids with comparatively small number of nodes. The statistical properties like mean, standard deviation and coefficient of variation were conserved relatively well after upscaling a heterogeneous reservoir with unstructured quadrilateral meshes. The proposed method was able to combine different types of topological and hydraulic information, and offered effective means for generating subsurface flow models from highly detailed geological descriptions.

참고자료

· 없음