Estudo numérica do processo de deslocamento de fluidos em meio poroso heterogêneo usando o método de Lattice Boltzmann

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2018
Autor(a) principal: Bazarin, Ricardo Leite Martins lattes
Orientador(a): Junqueira, Silvio Luiz de Mello lattes
Banca de defesa: Junqueira, Silvio Luiz de Mello, Philippi, Paulo Cesar, Franco, Admilson Teixeira, Foggiatto, José Aguiomar
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3422
Resumo: No presente trabalho, o processo de deslocamento de fluidos imiscíveis em meio poroso heterogêneo é numericamente estudado com o propósito de investigar a eficiência de varredura durante o processo de recuperação do petróleo. Objetivando-se entender a influência dos parâmetros viscosos e capilares (razão de viscosidade e número de capilaridade), do efeito de molhabilidade (ângulo de contato estático) e das propriedades do meio poroso (porosidade e forma de poros). Para isto, o deslocamento de fluidos imiscíveis é simulado considerando a injeção de fluido em canal poroso preenchido por outro fluido. O canal poroso é idealizado para o plano bidimensional, onde o meio poroso heterogêneo é representado por ordens da geometria fractal do tapete de Sierpinski. As condições de contorno são prescritas como um escoamento plenamente desenvolvido do fluido injetado na entrada do canal, pressão constante na saída do canal e não deslizamento dos fluidos nas superfícies sólidas. Hipoteticamente, considera-se ambos fluidos newtonianos e incompressíveis, escoamento laminar, sistema isotérmico e molhabilidade homogênea. O deslocamento de fluidos através do meio poroso é modelado numericamente utilizando o método de Lattice Boltzmann, que possui uma abordagem mesoscópica fundamentada na teoria cinética de partículas, consistindo de uma forma discretizada da equação de Boltzmann que simula o problema através da colisão e propagação de partículas. Os resultados obtidos demonstram concordância no comportamento dos efeitos do número de capilaridade e razão de viscosidade, com outros resultados observados na literatura, sendo possível identificar a transição entre os estados de viscous fingering, capillary fingering e deslocamento estável. Em relação à influência da molhabilidade é observado o aumento da eficiência de varredura com diminuição do ângulo de contato estático tanto para o processo de imbibição como o de drenagem. Na análise dos parâmetros relacionados à estrutura do meio poroso, em geral, é observada uma diminuição da eficiência de varredura com a redução da porosidade, porém observa-se o aumento da eficiência de varredura para a segunda ordem do tapete de Sierpinski, interpretado como resultado da diminuição das regiões de recirculação do escoamento devido a redução da porosidade.