[en] FLOW OF EMULSIONS IN POROUS MEDIA: EXPERIMENTS AND CAPILLARY NETWORK MODEL
[pt] Objetivo: Transporte de emulsões num meio poroso é relevante para diversas aplicações em sub-superfície. Muitos processos de recuperação melhorada de petróleo envolvem formação de emulsões. A modelagem do fluxo de emulsões num meio poroso é extremamente desafiante. As descrições disponíveis bas...
| Main Author: | |
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| Other Authors: | |
| Language: | pt |
| Published: |
MAXWELL
2010
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| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=15337@1 https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=15337@2 http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.15337 |
| Summary: | [pt] Objetivo: Transporte de emulsões num meio poroso é relevante para diversas
aplicações em sub-superfície. Muitos processos de recuperação melhorada
de petróleo envolvem formação de emulsões. A modelagem do
fluxo de emulsões num meio poroso é extremamente desafiante. As descrições disponíveis baseadas na viscosidade efetiva não são validas quando
o tamanho das gotas é da mesma ordem de magnitude que o tamanho dos
corpos de poros num meio poroso. Neste caso, intercepção e captura de
gotas podem bloquear parcialmente a passagem dos poros e um modelo
apropriado deve ser capaz de descrever estas mudanças locais de mobilidade.
O modelo desenvolvido neste trabalho é baseado na relação vazão e
queda de pressão do escoamento de emulsões através de capilares com constri
ção. Um modelo de redes de capilares é construído com objetivo de obter
parâmetros macroscópicos a partir do comportamento microscópico. Os resultados
mostram a variação da permeabilidade com o número de capilaridade
e propriedades da emulsão. Para baixas vazões, ou baixos números de
capilaridade, as gotas maiores bloqueiam parcialmente os poros pequenos,
resultando em uma redução da permeabilidade. Para altas vazões, o gradiente
de pressão em cada capilar é alto o suficiente para forçar as gotas
fluir através da constrição. Consequentemente, a permeabilidade aumenta
com o número de capilaridade. Um programa, escrito na linguagem Fortran,
é desenvolvido neste trabalho para simular o escoamento monofásico e
bifásico de emulsões através de um meio poroso utilizando o modelo de rede
de capilares. Na modelagem monofásica, os resultados apresentam uma boa
concordância com as medidas experimentais feitas em mostras de arenito.
Na modelagem bifásica, a comparação dos resultados entre a injeção da fase
continua da emulsão e a injeção de emulsões (fase continua mais gotas) sobre
uma rede inicialmente saturada com óleo mostra um aumento no fator
de recuperação de óleo e uma frente de deslocamento mais uniforme no caso
de injeçãode emulsão. === [en] Objective: Transport of emulsions in porous media is relevant to several
subsurface applications. Many enhanced oil recovery processes involve emulsion
formation and their flow in some form. Modeling the flow of emulsion
in porous media is extremely challenging. The available descriptions based
on effective viscosity are not valid when the drop size is of the same order of
magnitude as the pore-throat size. In this case, drop straining and capturing
may partially block the pore passage and an accurate model should be able
to describe this local changes on mobility. The model developed in this work
is based on the flow rate-pressure drop relationship of emulsion flow through
constricted capillaries. A capillary network model is constructed in order to
obtain macroscopic parameters from upscaling of the microscopic behavior.
The results show how the permeability changes with Darcy velocity and
emulsion properties. At low flow rates, the large drops partially block the
smallest pores, leading to a low permeability. At high flow rates, the pressure
gradient in each capillary is strong enough to force the drops to flow
through the constrictions. Consequently, the permeability rises with capillary
number. A program, written in Fortram language, based on network
model is developed in this work to simulate the single phase and two phase
flow of emulsion through a porous medium. In the single phase model, the
results show good agreement with experimental measurements on samples
of sandstone. In the two phase model, the comparison of results between the
injection of the continuous phase of emulsion and the injection of emulsions
(with drops) on a network initially saturated with oil shows an increase in
the oil recovery factor and a more uniform displacement front in the case
of emulsion injection. |
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