[pt] A exploração e produção de petróleo é uma tarefa complexa onde a
utilização de modelos físicos é fundamental para minimizar riscos exploratórios
e maximizar o retorno do capital investido durante a etapa de produção dos
campos descobertos. Com o passar do tempo, estes modelos vêm se tornando
cada vez mais complexos, apresentando uma grande tendência de integração
entre simuladores distintos e dando origem à necessidade de novas simulações
multifísicas, onde modelos físicos isolados são resolvidos conjuntamente de
maneira acoplada. Este trabalho apresenta o framework GeMA (Geo Modelling
Analysis framework), uma biblioteca para suporte ao desenvolvimento de novos
simuladores multifísicos, permitindo tanto o acoplamento de novos modelos
construídos tendo o framework como base, quanto a integração com simuladores
já existentes. Seu objetivo é promover a utilização de técnicas de engenharia de
software tais como extensibilidade, reusabilidade, modularidade e portabilidade
na construção de modelos físicos para engenharia, permitindo que engenheiros
estejam livres para se concentrarem na formulação física do problema, uma vez
que o framework se encarrega do gerenciamento de dados e das funções de
suporte necessárias, agilizando a produção de código. Construído para auxiliar
durante todo o fluxo de trabalho de uma simulação multifísica, a arquitetura
do framework suporta múltiplos paradigmas de simulação e acoplamento de
físicas, com especial ênfase no método de elementos finitos, sendo capaz de
representar o domínio espacial através de múltiplas discretizações (malhas) e
efetuar a troca de valores entre as mesmas. O framework implementa ainda
conceitos importantes de extensibilidade, através do uso combinado de plugins
e interfaces abstratas, bem como orquestração configurável e prototipação rápida
através do uso da linguagem Lua. Além da descrição do framework, este trabalho
apresenta ainda um conjunto de testes aplicados para testar sua corretude e
expressividade, com especial ênfase em um modelo 2D de modelagem de bacias
acoplando cálculo não linear de temperatura baseado em elementos finitos,
compactação mecânica, maturação e geração de hidrocarbonetos. / [en] Petroleum exploration and production is a complex task where the use
of physical models is imperative to minimize exploration risks and maximize
the return on the invested capital during the production phase of new oil
fields. Over time, these models have become more and more complex, giving
rise to a tendency of integration between several simulators and the need for
new multiphysics simulations, where single-physics models are solved together
in a coupled way. This work presents the GeMA (Geo Modelling Analysis)
framework, a library to support the development of new multiphysics simulators,
allowing both the coupling of new models built with the framework as a base
and the integration with pre-existing simulators. Its objective is to promote
the use of software engineering techniques, such as extensibility, reusability,
modularity and portability in the construction of engineering physical models,
allowing engineers to focus on the physical problem formulation since the
framework takes care of data management and other necessary support functions,
speeding up code development. Built to aid during the entire multiphysics
simulation workflow, the framework architecture supports multiple simulation
and coupling paradigms, with special emphasis given to finite element methods.
Being capable of representing the spatial domain by multiple discretizations
(meshes) and exchanging values between them, the framework also implements
some important concepts of extensibility, through the combined use of plugins
and abstract interfaces, configurable orchestration and fast prototyping through
the use of the Lua language. This work also presents a set of test cases used to
assess the framework correctness and expressiveness, with particular emphasis
given to a 2D basin model that couples FEM non-linear temperature calculations
based on finite elements, mechanical compaction and hydrocarbon maturation
and generation.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:27217 |
| Date | 29 August 2016 |
| Creators | CARLOS AUGUSTO TEIXEIRA MENDES |
| Contributors | MARCELO GATTASS |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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