Fra matematiske metoder til industrielle simulatorer
Simulering av strømning i porøse medier krever at vi kombinerer kunnskap om væsker og gasser, geologiske strukturer og fysiske prosesser med effektive numeriske metoder. Vi utvikler hele denne beregningskjeden: fra matematiske modeller og diskretisering til løsningsalgoritmer, simulatorer og verktøy for analyse og optimering.
Gjennom langsiktig forskning og samarbeid med industrien har vi utviklet metoder og åpen programvare som brukes både til å utforske nye ideer og til å løse krevende reservoarproblemer. Denne forbindelsen mellom matematikk, programvare og praktiske anvendelser er sentral i arbeidet vårt.
Vi kan hjelpe med å utvikle nye modeller, forbedre nøyaktighet og beregningseffektivitet, utvide eksisterende simulatorer og etablere arbeidsflyter for simulering, sensitivitetsanalyse og optimering. Ta kontakt med vår forskningsgruppe for Anvendt beregningsvitenskap for å diskutere mulighetene.
Modeller og metoder for krevende strømningsproblemer
Vår ekspertise omfatter enfase- og flerfasestrømning, komposisjonelle modeller og transport av varme og kjemiske komponenter. Vi arbeider med heterogene og oppsprukne formasjoner, komplekse beregningsnett og kobling mellom strømning og andre fysiske prosesser.
Et gjennomgående mål er å gjøre det mulig å beregne mer detaljerte modeller og undersøke flere alternativer innenfor tilgjengelig tid og regnekraft. Vi utvikler blant annet:
- Diskretiseringsmetoder for strukturerte og ustrukturerte nett.
- Robuste lineære og ikke-lineære løsningsmetoder og adaptiv tidssteging.
- Oppskalering, multiskalametoder og modeller med redusert orden.
- Parallelle algoritmer og GPU-akselerasjon.
- Automatisk derivasjon og adjungerte metoder for sensitivitetsanalyse og optimering.
- Flytdiagnostikk for rask analyse av strømningsmønstre og kommunikasjon mellom brønner.
På MRST-nettstedet finner du blant annet beskrivelser og eksempler på våre multiskalametoder og verktøy for flytdiagnostikk.
Åpen programvare med internasjonal anvendelse
Vi har over lang tid satset strategisk på å gjøre forskningsresultater tilgjengelige gjennom åpen kildekode. Det gjør at andre kan undersøke metodene, etterprøve resultatene og bygge videre på dem. Programvaren gir samtidig en felles plattform for samarbeid mellom forskning og industri.
MRST: fra nye ideer til etterprøvbare beregninger
MATLAB Reservoir Simulation Toolbox (MRST) er utviklet hos oss og brukes internasjonalt til forskning, undervisning og utvikling av nye simuleringsmetoder. Verktøykassen kombinerer et bredt utvalg av fysiske modeller med numeriske metoder og eksempler som kan tilpasses og utvides.
MRST gir tilgang til både etablerte modeller for reservoarsimulering og mer spesialiserte metoder for blant annet CO₂-lagring, geotermi og strømning i oppsprukne formasjoner. Automatisk derivasjon og adjungerte metoder gjør det mulig å beregne sensitiviteter og bruke simulatoren i optimering og modelltilpasning.
Hundrevis av vitenskapelige artikler fra andre forskningsmiljøer dokumenterer hvordan MRST brukes og videreutvikles. Eksempler, dokumentasjon og programvare er samlet på MRST-nettstedet.
OPM Flow: åpen reservoarsimulering i industriell bruk
Vi er medutviklere av OPM Flow, en åpen reservoarsimulator som brukes til industrielle feltberegninger, blant annet av Equinor. Arbeidet omfatter videreutvikling av fysiske modeller, numeriske løsere og beregningsytelse, samt profesjonell støtte og vedlikehold sammen med våre samarbeidspartnere.
OPM knytter metodeutvikling til kravene som stilles i praktiske reservoarstudier: store modeller, komplekse produksjonsforløp, etablerte dataformater og behov for pålitelig og effektiv simulering.
JutulDarcy og Fimbul: deriverbar simulering og nye arbeidsformer
JutulDarcy.jl er vår simuleringsmotor for flerfasestrømning i Julia. Den kombinerer fleksible modeller med automatisk derivasjon og effektive beregningsmetoder. Deriverbarheten gjør det mulig å bruke simuleringene direkte i gradientbasert optimering, parameterestimering og arbeidsflyter som kombinerer fysikkbaserte modeller med maskinlæring.
På denne plattformen bygger vi også Fimbul.jl for simulering av geotermiske reservoarer. Åpne og utvidbare simulatorer gir dessuten et grunnlag for å utvikle agentstøttede arbeidsflyter der brukeren kan bygge, kjøre og undersøke modeller i dialog med en KI-agent.
Kunnskap som andre kan bygge videre på
De to lærebøkene våre om MRST og reservoarsimulering samler matematiske modeller, numeriske metoder og praktisk implementasjon. Begge er tilgjengelige med åpen tilgang og ledsages av kode og eksempler som leseren kan kjøre og videreutvikle.
Bøkene viser bredden i arbeidet: fra grunnleggende strømningsmodeller og diskretisering til avansert reservoarfysikk, effektive løsningsmetoder og koblede prosesser.
Bøker
- K.-A. Lie (2019). An Introduction to Reservoir Simulation Using MATLAB/GNU Octave: User Guide to the MATLAB Reservoir Simulation Toolbox (MRST). Cambridge University Press. Åpen tilgang.
- K.-A. Lie og O. Møyner, red. (2021). Advanced Modeling with the MATLAB Reservoir Simulation Toolbox. Cambridge University Press. Åpen tilgang.
