Development and Validation of an Open-Source Reservoir Simulator: A Comparative Study with Commercial Software

الملخص

تُعد محاكاة المكامن أداة حاسمة للتنبؤ باستخلاص الهيدروكربونات وتحسين استراتيجيات تطوير الحقول. بينما تُعتبر الحزم البرمجية التجارية مثل برنامج ECLIPSE من شركة شلمبرجير معايير قياسية في الصناعة، إلا أن تكلفتها العالية وطبيعتها مغلقة المصدر تحد من إمكانية الوصول إليها والتخصيص، خاصة في الأوساط الأكاديمية. تبحث هذه الدراسة في إمكانية استخدام البرمجيات مفتوحة المصدر كبديل عملي لمحاكاة المكامن.

قمنا بتطوير محلل متخصص للمكامن أحادية الطور، أطلقنا عليه اسم PRSFoam، ضمن المنصة مفتوحة المصدر لديناميكيات الموائع الحسابية (CFD) والمعروفة باسم OpenFOAM. ينفذ هذا المحلل نموذج الزيت الأسود المبسط لتدفق المائع غير القابل للانضغاط خلال وسط مسامي قابل للانضغاط. للتحقق من دقته، أجرينا تحليلاً مقارناً شاملاً مقابل المحاكي التجاري ECLIPSE. تم تصميم ثلاث حالات اختبار بدرجات تعقيد متفاوتة: نموذج بسيط ومتجانس على شكل "صندوق حذاء (TESTCASE_1)، ونموذج معقد واقعي جيولوجياً (TESTCASE_2)، وسيناريو لحقن وإنتاج أحادي الطور (WATER_INJECTION). أظهرت النتائج توافقاً ملحوظاً بين PRSFoam وبرنامج ECLIPSE. بالنسبة للنموذج البسيط، كانت الفروق في الضغط ومعدل الإنتاج أقل من 1.5% على مدى أربع سنوات. حتى بالنسبة للنموذج المعقد، بلغت الفروق في الإنتاج التراكمي بعد 20 سنة 3.24% فقط، وكانت توزيعات الضغط متسقة بصرياً وكمياً. يؤكد هذا العمل أن محاكاة المكامن القائمة على المصادر المفتوحة، بالاستفادة من أدوات مثل OpenFOAM، يمكن أن تحقق درجة عالية من الدقة التي توفرها البرمجيات التجارية الراسخة. إنها تقدم منصة فعالة من حيث التكلفة ومرنة وذات قيمة تعليمية للبحث الأكاديمي والتدريب، مع إمكانات كبيرة للتطوير المستقبلي نحو محاكاة تدفقات متعددة الأطوار أكثر تعقيداً.