Numerical Modeling of Thermal EOR: Comprehensive Coupling of an AMR-Based Model of Thermal Fluid Flow and Geomechanics Modélisation numérique d’EOR thermique : couplage complet entre un modèle d’écoulement thermique basé sur une discrétisation adaptative et la géomécanique

Abstract

Modeling Steam Assisted Gravity Drainage (SAGD) can involve significant CPU (Central Processing Unit) time when both thermal fluid flow and geomechanics are coupled in order to take into account variations of permeability and porosity inside the reservoir due to stress changes. Here, a numerical procedure that performs thermo-hydro-mechanical simulations, in an efficient way, is presented. This procedure relies on an iterative coupling between a thermal reservoir simulator based on a finite volume method and a geomechanical one based on a finite element method. A strong feature of this procedure is that it allows handling the case when the reservoir simulations are performed using Adaptive Mesh Refinements (AMR). It thus provides an accurate description of the steam front evolution and allows taking geomechanical effects into account without performing the geomechanical simulations on a refined mesh. The efficiency of this coupling procedure is illustrated on a synthetic but realistic SAGD test case. La modélisation du procédé SAGD (Steam Assisted Gravity Drainage) peut impliquer un temps de calcul important lorsque l’écoulement thermique et la géomécanique sont couplés pour tenir compte des variations de perméabilité et de porosité à l’intérieur du réservoir induites par l’évolution des contraintes. Une procédure numérique qui effectue des simulations thermo-hydro-mécaniques, d’une manière efficace, est présentée. Cette procédure repose sur un processus de couplage itératif entre un simulateur réservoir thermique basé sur la méthode des volumes finis et un simulateur géomécanique basé sur une discrétisation par éléments finis. Une caractéristique forte de cette procédure est qu’elle permet de traiter des cas où les simulations de réservoir sont réalisées en utilisant un raffinement de maillage adaptatif. Elle fournit ainsi une description précise de l’évolution du front de vapeur d’eau et permet de prendre en compte les effets géomécaniques sans effectuer les simulations géomécaniques sur un maillage raffiné. L’efficacité de cette procédure de couplage est illustrée sur un cas SAGD synthétique mais réaliste.