Método dos volumes finitos Central-Upwind em malhas não estruturadas: aplicação à simulação numérica do transporte de polímeros em meios porosos

dc.contributor.advisorSantos, Adriano dos
dc.contributor.advisor-co1Lima, Sidarta Araújo de
dc.contributor.advisor-co1IDpt_BR
dc.contributor.advisorIDpt_BR
dc.contributor.authorCiríaco, Helton Magno de Araújo
dc.contributor.authorIDpt_BR
dc.contributor.referees1Pires, Adolfo Puime
dc.contributor.referees1IDpt_BR
dc.contributor.referees2Barroso, Josué dos Santos
dc.contributor.referees2IDpt_BR
dc.contributor.referees3Murad, Márcio Arab
dc.contributor.referees3IDpt_BR
dc.date.accessioned2020-07-07T23:08:33Z
dc.date.available2020-07-07T23:08:33Z
dc.date.issued2020-06-12
dc.description.abstractPolymer flooding in oil reservoirs has been one of the enhanced oil recovery (EOR) methods most applied in the last decades. The main objective of the technique is to increase the viscosity of the water, adjusting the unfavorable mobility ratio and increasing sweep and displacement efficiency. On the other hand, the polymer is subject to the effects of adsorption and mechanical retention, which may cause formation damage, and, in consequence, the injectivity loss. In this context, it is imperative to develop robust and accurate computation models in order to analyze the technical feasibility and to propose optimal scenarios for oil recovery. Therefore, in this work, a new mathematical and computational model applied to polymer flooding in porous media is proposed. The mathematical model proposes the Darcy’s Law for the water and oil phases, where the water viscosity is a function of the polymer concentration. Furthermore, conservation laws for the phases govern the two-phase flow and the flow of polymer. The polymer transport in the water phase is modeled by a transient differential equation in a convectiondiffusion-reaction regime, where the reactive effects are associated with adsorption and mechanical retention. From a computational perspective, Darcy’s velocity of the water phase is obtained analytically and the discreet solution for the motion of the water and the polymer transport is obtained making use of the finite volume Central-Upwind method, considering 2D and 3D domains with unstructured meshes. Finally, we propose several numerical simulations aiming to analyze the stability and accuracy of the semi-discrete formulation proposed to numerically the transport of polymer in porous media.pt_BR
dc.description.resumoA injeção de soluções poliméricas em reservatórios de petróleo tem sido um dos métodos de recuperação avançada (EOR) mais aplicado nas últimas décadas. O objetivo principal da técnica é aumentar a viscosidade da solução aquosa, corrigindo a razão de mobilidade desfavorável e aumentando a eficiência de varrido e de deslocamento. Por outro lado, o polímero utilizado está sujeito aos efeitos de adsorção e retenção mecânica podendo provocar um dano à formação e, consequentemente, a perda de injetividade. Nesse contexto, se faz necessário desenvolver modelos computacionais robustos e acurados para analisar a viabilidade técnica e propor cenários ótimos para produção do petróleo. Portanto, neste trabalho é proposta uma nova modelagem matemática e computacional aplicada à injeção de soluções poliméricas em meios porosos. O modelo matemático propõe a Lei de Darcy para as fases água e óleo, onde a viscosidade da fase aquosa é função da concentração do polímero. Além disso, a conservação de massa das fases líquidas governa o escoamento bifásico das fases água e óleo e do polímero. O transporte do polímero na fase aquosa é quantificado por uma equação diferencial transiente no regime convectivo-difusivo-reativo, onde os efeitos reativos estão associados aos fenômenos de adsorção e retenção mecânica. Do ponto de vista computacional, a velocidade de Darcy da fase aquosa é obtida analiticamente e a solução discreta para o movimento da fase aquosa e transporte do polímero são obtidas fazendo uso do método dos volumes finitos Central-Upwind, considerando domínios bidimensionais e tridimensionais em malhas não-estruturadas triangulares e tetraédricas. Finalmente, propomos algumas simulações numéricas com o objetivo de analisar a estabilidade e acurácia da formulação semi-discreta proposta para simular numericamente o transporte de polímeros em meios porosos.pt_BR
dc.identifier.citationCIRÍACO, Helton Magno de Araújo. Método dos volumes finitos Central-Upwind em malhas não estruturadas: aplicação à simulação numérica do transporte de polímeros em meios porosos. 2020. 88f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Petróleo) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2020.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/29491
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE PETRÓLEOpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectMétodo dos volumes finitospt_BR
dc.subjectEscoamento bifásicopt_BR
dc.subjectTransporte de polímerospt_BR
dc.subjectMétodo Central-Upwindpt_BR
dc.subjectMalhas não-estruturadaspt_BR
dc.subjectRetenção mecânicapt_BR
dc.subjectAdsorçãopt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PETROLEO E PETROQUIMICApt_BR
dc.titleMétodo dos volumes finitos Central-Upwind em malhas não estruturadas: aplicação à simulação numérica do transporte de polímeros em meios porosospt_BR
dc.typemasterThesispt_BR

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