This paper focuses on the numerical simulation of geothermal systems in complex geological settings. The physical model is based on two-phase Darcy flows coupling the mass conservation of the water component with the energy conservation and the liquid vapor thermodynamical equilibrium. The discretization exploits the flexibility of unstructured meshes to model complex geology including conductive faults as well as complex wells. The polytopal and essentially nodal Vertex Approximate Gradient scheme is used for the approximation of the Darcy and Fourier fluxes combined with a Control Volume approach for the transport of mass and energy. Particular attention is paid to the faults which are modelled as two-dimensional interfaces defined as collection of faces of the mesh and to the flow inside deviated or multi-branch wells defined as collection of edges of the mesh with rooted tree data structure. By using an explicit pressure drop calculation, the well model reduces to a single equation based on complementarity constraints with only one well implicit unknown. The coupled systems are solved fully implicitely at each time step using efficient nonlinear and linear solvers on parallel distributed architectures. The convergence of the discrete model is investigated numerically on a simple test case with a Cartesian geometry and a single vertical producer well. Then, the ability of our approach to deal efficiently with realistic test cases is assessed on a high energy faulted geothermal reservoir operated using a doublet of two deviated wells.
翻译:本文侧重于复杂地质环境下地热系统的数值模拟。 物理模型基于两个阶段的达西流, 将水部分的大规模保护与节能和液体蒸气热动力平衡结合起来。 离散利用非结构的隔间的灵活性, 以模拟复杂的地质学, 包括导电断断层和复杂的油井。 多式和基本上是交点的Vertex Vertex Appoly 梯度方案, 用于接近达西和Fourier通量, 结合一个控制量方法, 用于运输质量和能源。 特别注意以两维界面为模型的断层, 其定义是收集网格面的表面, 以及偏差或多管井内的流动, 其定义是收集根植树数据结构的网边。 使用明确的降压计算法, 将井模型降低为基于互补性制约的单一方程式, 只有一个非常隐含的未知因素。 结合系统在每一个时间步骤中都完全隐含地解解解, 在平行分布的建筑上使用有效的非线和线解解解解解解解解器。 。 在离式的地层结构中, 和直径断层结构中, 一个连续的地热层模型的集能力趋合, 与一个简单、 快速测算的深度测算的深度测算的深度测算的深度测算的深度测算方法,,, 与一个简单测算的深度测深层,,,,,,,, 与一个简单测算的深度测深室测测算的测算的, 测算的,,,,, 测算的测算的测算的测算的 的 测算的测算的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的