Conservative numerical methods to solve the two-phase flow in porous media including foam displacemen - Paula, Filipe Fernandes de (2022)
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.