Conservative numerical methods to solve the two-phase flow in porous media including foam displacemen

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Paula, Filipe Fernandes de
• Orientador(a): Igreja, Iury Higor Aguiar da
• Banca de defesa: Zitha, Pacelli Lidio José , Correa, Maicon Ribeiro , Cavalcante Filho, José Sérgio de Araújo, Borges, Márcio Rentes, Rocha, Bernardo Martins
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional
• Departamento: ICE – Instituto de Ciências Exatas
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Método de elementos finitos; Método de volumes finitos; Espuma; Surfactante; Redução de mobilidade; Meios porosos heterogêneos; Finite element methods; Finite volume methods; Foam; Surfactant; Mobility reduction; Heterogeneous porous media
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
• Link de acesso: https://doi.org/10.34019/ufjf/te/2022/00126; https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/15152

Esta tese se dedica a investigar numericamente como a heterogeneidade, a gravidade e a adsorção de surfactantes afetam o deslocamento de espuma em um meio poroso saturado com água e gás. A presença de espuma na mistura água-gás atua no controle de mobilidade da fase gasosa, contribuindo para a redução dos efeitos de viscous fingering e da segregação gravitacional. Para modelar estes fenômenos, uma formulação de fluxo fracionário baseada no conceito de pressão global é empregada, resultando em um sistema de equações diferenciais parciais que descrevem dois problemas acoplados de natureza matemática distintas. A metodologia numérica é baseada na divisão do sistema de equações em dois subsistemas que agrupam equações do mesmo tipo e na aplicação de um método de elementos finitos híbridos para resolver o problema hidrodinâmico e um método de volumes finitos de alta ordem para resolver as equações de transporte. Neste sentido, um algoritmo sequencial é proposto utilizando um esquema de aproximação no tempo implícito e adaptativo. Resultados numéricos validam e mostram uma boa eficiência do algoritmo proposto quando confrontado com resultados de laboratório e comparado com técnicas numéricas usualmente empregadas para escoamentos multifásicos. Além disso, simulações computacionais em cenários complexos, que envolvem heterogeneidades, gravidade, compressibilidade do gás e fenômenos de adsorção mostram a notável capacidade da espuma de aumentar a eficiência de varredura quando comparado ao escoamento na ausência de espuma.