Influência da pressão capilar em escoamentos bifásicos com espuma em meios porosos

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Cedro, Jhuan Barbosa da Silva e
• Orientador(a): Chapiro, Grigori
• Banca de defesa: Rocha, Bernardo Martins , Guerrero, Luis Fernando Lozano , Abreu, Eduardo Cardoso de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional
• Departamento: Faculdade de Engenharia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Escoamento em meios porosos; Espumas; Pressão capilar; Ondas viajantes; Diferenças finitas; Flow in porous media; Foam; Capillary pressure; Traveling waves; Finite difference
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/12422

Injeção de espuma é um dos métodos estudados para a recuperação avançada de petróleo. Este método possui um grande potencial de aplicação no pré-sal brasileiro. A técnica consiste em injetar espuma no reservatório (ou criá-la in situ). O objetivo da técnica é reduzir a mobilidade do gás e possibilitar uma varredura mais uniforme e eficiente do reservatório. Modelos de espuma são tipicamente descritos por um sistema contendo uma lei de conservação para a massa de água e uma lei de balanço para a quantidade de espuma. Em trabalhos anteriores, supondo que a concentração de surfactante é fixa, buscou-se soluções na forma de onda viajante para este modelo. Inspirados por fenômenos como adsorção, propusemos uma modificação deste modelo para considerar a concentração de surfactante variável. Ao estudar analiticamente este modelo modificado, buscando soluções na forma de ondas viajantes, constatamos que é possível ter soluções não físicas. Além disso as soluções obtidas numericamente e analiticamente não coincidiram. Isso motivou o estudo da influência da capilaridade no modelo cinético de primeira ordem. No presente trabalho, discutimos como o modelo cinético se comporta sob duas simplificações da pressão capilar. Na primeira, aproximamos a difusão capilar em ambas as equações do sistema por uma constante. Na segunda, aproximamos a difusão capilar na equação de conservação de água por uma constante e desconsideramos a difusão capilar no balanço de espuma, motivado pelo fato de que a difusão de bolhas em fase gasosa é menor em relação à difusão água-gás. Em ambos os casos, buscamos soluções analíticas na forma de ondas viajantes e as validamos com simulações numéricas. As soluções obtidas apresentaram quedas abruptas na textura de espuma. Tais quedas já foram descritas na literatura em simulações computacionais e foram atribuídas a erros numéricos. Outros trabalhos justificam que estas quedas representam fenômeno físicos. Neste sentido o presente trabalho é um dos pioneiros a demonstrar este fenômeno analiticamente.