Título
Estudio y simulación numérica para el modelado de yacimientos geotérmicos
Study and numerical simulation for the modeling of geothermal reservoirs
Autor
FERNANDO JOSE BELLO FUENTES
Colaborador
Rogelio Vázquez González (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
La energía geotérmica es la energía proveniente del interior de la Tierra y está disponible para aprovecharla mediante diversos dispositivos tecnológicos. Para poder hacerlo de forma correcta, es necesario estudiar el medio geológico que contiene el
recurso y los fenómenos físicos que determinan la interacción de las componentes del sistema geotérmico. Dada la complejidad de los modelos matemáticos que representan un yacimiento geotérmico, frecuentemente, dichos modelos se resuelven utilizando
simulación numérica, para así modelar el comportamiento del sistema geotérmico. Conocer el sistema físico que se desea representar siempre es el primer paso para poder modelarlo. El objetivo de la simulación de yacimientos geotérmicos es poder
predecir el comportamiento de los mismos y poder aprovechar al máximo este recurso energético. El proyecto de tesis de maestría consiste en estudiar los fenómenos físicos en los yacimientos geotérmicos, las ecuaciones matemáticas que representan dichos
fenómenos y las soluciones numéricas que se han desarrollado para la simulación de su comportamiento. La solución del problema parte de las ecuaciones de conservación de la masa, de la energía y las de momento, considerando un fluido como agua pura en
estado líquido, ligeramente compresible y viscosa que fluye a través de un medio poroso y permeable con propiedades isotrópicas constantes en el tiempo. El objetivo de la solución es calcular los campos de presiones y temperaturas y mediante el uso de
ecuaciones de estado, calcular las propiedades del agua, y así desarrollar un software de simulación en dos dimensiones para estimar el estado estacionario y transitorio de los yacimientos geotérmicos basados en el esquema de discretización de volumen
finito. El sistema de ecuaciones a resolver es no lineal y las ecuaciones que las constituyen están intrínsecamente acopladas debido a que la velocidad del fluido aparece en cada ecuación de momento y en la de continuidad por lo que se resuelve iterativamente.
Primero se estiman los campos de presiones y velocidades, luego se acoplan con la ecuación de conservación de energía, siguiendo el procedimiento del algoritmo iterativo SIMPLE, propuesto por Patankar y Spalding en 1972. Los datos necesarios para las simulaciones se generaron sintéticamente siguiendo las especificaciones del modelo de caja de M.L. Sorey (1978). Los resultados obtenidos en este trabajo se compararon con los del M.L Sorey y a su vez permitieron llegar a las sigui
Geothermal energy is the energy coming from the inner of the Earth and it is available to use it by diverse technologic devices. In order to do so in the right way, it is necessary to study the geological medium which contains the resource and the physical phenomena that determine the interaction of the components of the geothermical system. Given the complexity of the mathematical models that represents a geothermal reservoir, they are usually solved using numerical simulation for the geothermal system's behavior modeling. Knowing the physical system that wants to be represented is always the first step for modeling it. The goal of the geothermal reservoir simulation is to foresee the behavior of them and be able to seize to the maximum this energetic resource. This master's thesis project consist to study the physical phenomena in the geothermal reservoirs, the mathematical equations which represent those phenomena and the numerical solutions that have been developed for their behavior simulation. The solution of the problem starts with the mass and energy conservation laws and the momentum equation, considering the fluid as pure water in liquid state, lightly compressible and viscous that flows through a porous and permeable media with constants isotropic properties through time. The goal of the solution is to compute the pressure and temperature fields, and by using the state equations, calculate water properties and then to develop two dimension simulation software to estimate the stationary and transitory state of the geothermal reservoir based on the finite volume discretization method. The equation system to solve is non linear and the equations that constitute it are intrinsically coupled due to the fluid velocity which appears in every momentum equation and in the continuity equation so it is solved iteratively. First it the pressure and velocity fields are guessed, then they are coupled with the energy conservation following the procedure of the SIMPLE algorithm, proposed by Patankar and Spalding in 1972.
The necessary data for the simulation were generated synthetically following the M.L. Sorey's (1978) box model specifications. The results achieved in this thesis were compared with the obtained by M.L. Sorey and they also allowed reach the following conclusions: The rock works as a thermal insulator, in the geothermic processes the phenomenon which transports the temperature is convection y this is affected by the fluid's viscosity and the
Editor
CICESE
Fecha de publicación
2016
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Sugerencia de citación
Bello Fuentes,F.J.2016.Estudio y simulación numérica para el modelado de yacimientos geotérmicos.Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California.93 pp.
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional CICESE
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