Defesa de Proposta de Tese de Doutorado de Victor Wriedt Sapucaia, em 05/04/24, às 13:00h, por videoconferência
Link para defesa: https://meet.google.com/atm-ioiu-jce
An Efficient Time Domain Image-Based Finite Element Implementation to Compute Elastic Property Predictions in Porous Media
Resumo:
Técnicas de transmissão de pulso ultrassônico (UPT) são essenciais para a caracterização não invasiva de formações rochosas na indústria do petróleo. Embora os testes de UPT em laboratório forneçam informações valiosas, desafios como a preparação de amostras e precisão de medição persistem, especialmente para geometrias rochosas complexas. Para enfrentar esses desafios, simulações numéricas complementam od esforços experimentais. Esta tese propõe um solucionador eficiente de elementos finitos no domínio do tempo para simulações de UPT em grandes amostras de rocha digital obtidas por microtomografia computadorizada de raios-X em escala microscópica (microCT). O algoritmo proposto visa otimizar a eficiência computacional sem comprometer a precisão, utilizando computação paralela acelerada por GPU. Estratégias como métodos sem matriz e técnicas de paralelização são integradas para lidar com modelos com mais de 109 graus de liberdade em GPUs. Os objetivos específicos incluem desenvolvimento de algoritmo, validação utilizando soluções analíticas e dados experimentais, aplicação em diversos meios porosos e avaliação de implementação paralela. Ao alcançar esses objetivos, esta pesquisa contribui para o avanço de ferramentas computacionais para prever propriedades elásticas em modelos de meios porosos grandes, com potenciais aplicações em geociências, ciência de materiais e engenharia.
Abstract:
Ultrasonic pulse transmission techniques (UPT) are essential for the non-invasive characterization of rock formations in the oil industry. While laboratory-based UPT tests provide valuable insights, challenges such as sample preparation and measurement accuracy persist, especially for complex rock geometries. To address these challenges, numerical simulations complement experimental efforts. This thesis proposes an efficient time domain finite element solver for UPT simulations on large digital rock samples obtained via micro-scale X-ray computed tomography (microCT). The proposed solver aims to optimize computational efficiency without compromising accuracy, utilizing GPU-accelerated parallel computing. Strategies such as matrix-free methods and parallelization techniques are integrated to handle models with over 109 degrees of freedom on domestic GPUs. Specific goals include algorithm development, validation against analytical solutions and experimental data, application to diverse porous media, and benchmarking of parallel implementation. By achieving these goals, this research contributes to the advancement of computational tools for predicting elastic properties in large porous media models, with potential applications in geosciences, materials science, and engineering.
Banca examinadora:
Prof. Ricardo Leiderman, UFF – Presidente
Prof. André Maues Brabo Pereira, UFF
Prof. Marcos de Oliveira Lage Ferreira, UFF
Prof. Bernardo Feijó Junqueira, CPQD