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Título: Modelagem matemática para o transporte de partículas sujeitas a múltiplos mecanismos de retenção
Autor(es): Araujo, Juliana Aragao de
Palavras-chave: Filtração profunda. Mecanismos de retenção. Exclusão pelo tamanho. Deposição. Modelagem analítica;Deep bed filtration. Retention mechanism. Straining. Attachment. Analytic modeling
Data do documento: 13-Set-2013
Editor: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citação: ARAUJO, Juliana Aragao de. Modelagem matemática para o transporte de partículas sujeitas a múltiplos mecanismos de retenção. 2013. 98 f. Tese (Doutorado em Pesquisa e Desenvolvimento em Ciência e Engenharia de Petróleo) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2013.
Resumo: Discrepancies between classical model predictions and experimental data for deep bed filtration have been reported by various authors. In order to understand these discrepancies, an analytic continuum model for deep bed filtration is proposed. In this model, a filter coefficient is attributed to each distinct retention mechanism (straining, diffusion, gravity interception, etc.). It was shown that these coefficients generally cannot be merged into an effective filter coefficient, as considered in the classical model. Furthermore, the derived analytic solutions for the proposed model were applied for fitting experimental data, and a very good agreement between experimental data and proposed model predictions were obtained. Comparison of the obtained results with empirical correlations allowed identifying the dominant retention mechanisms. In addition, it was shown that the larger the ratio of particle to pore sizes, the more intensive the straining mechanism and the larger the discrepancies between experimental data and classical model predictions. The classical model and proposed model were compared via statistical analysis. The obtained p values allow concluding that the proposed model should be preferred especially when straining plays an important role. In addition, deep bed filtration with finite retention capacity was studied. This work also involves the study of filtration of particles through porous media with a finite capacity of filtration. It was observed, in this case, that is necessary to consider changes in the boundary conditions through time evolution. It was obtained a solution for such a model using different functions of filtration coefficients. Besides that, it was shown how to build a solution for any filtration coefficient. It was seen that, even considering the same filtration coefficient, the classic model and the one here propposed, show different predictions for the concentration of particles retained in the porous media and for the suspended particles at the exit of the media
metadata.dc.description.resumo: Discrepâncias encontradas entre dados experimentais e previsões feitas a partir do modelo clássico foram relatadas por vários autores. Para entender essas discrepâncias, um modelo analítico contínuo para a filtração profunda é proposto. Neste modelo, cada mecanismo de retenção está associado a um coeficiente de filtração diferente. Foi mostrado que os coeficientes de filtração não podem ser somados e considerados em um único coeficiente de filtração global como se apenas um mecanismo de retenção atuasse no sistema, o que é feito no modelo clássico. Além disso, foram obtidas soluções explícitas para o sistema de equações que representam o modelo proposto. Tais soluções foram usadas para ajustar os dados experimentais, e um bom ajuste foi obtido. Comparando os resultados obtidos com relações empíricas disponíveis na literatura foi possível identificar o mecanismo de retenção mais atuante na filtração. Foi mostrado ainda, que quanto maior o tamanho das partículas injetadas, mais atuante é o mecanismo de exclusão pelo tamanho e maiores as discrepâncias entre o modelo proposto e o modelo clássico. Os modelos clássico e proposto foram comparados através de uma análise estatística. Tal análise mostrou que os ajustes feitos com o modelo proposto são significativamente melhores que os ajustes feitos com o modelo clássico, principalmente quando o mecanismo de exclusão pelo tamanho é o mais atuante na filtração. Neste trabalho foi, também, estudado a filtração de partículas em meio poroso com capacidade finita de filtração. Observou-se, neste caso, que é necessário considerar mudanças nas condições de fronteira com a evolução do tempo. Foi obtida a solução para tal modelo para diferentes funções de coeficiente de filtração. Além disso, foi mostrado como construir a solução para um coeficiente de filtração qualquer. Observou-se que, ainda que se considere o mesmo coeficiente de filtração, o modelo clássico e o modelo proposto apresentam previsões distintas para as concentrações de partículas retidas no meio e de partículas em suspensão na saída do meio
URI: http://repositorio.ufrn.br:8080/jspui/handle/123456789/13034
Aparece nas coleções:PPGCEP - Doutorado em Ciência e Engenharia do Petróleo

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