[en] ANALYSIS OF EMULSION FLOW THROUGH POROUS MEDIA USING CAPILLARY NETWORK MODEL
[pt] Emulsões podem ser utilizadas como agentes de controle de mobilidade em diferentes processos de recuperação melhorada de petróleo e armazenamento de carbono em reservatórios porosos. A aplicação desta técnica, com a escolha correta das características das emulsões injetadas e a determinação das...
| Main Author: | |
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| Other Authors: | |
| Language: | pt |
| Published: |
MAXWELL
2011
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| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=18104@1 https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=18104@2 http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.18104 |
| Summary: | [pt] Emulsões podem ser utilizadas como agentes de controle de mobilidade em
diferentes processos de recuperação melhorada de petróleo e armazenamento de
carbono em reservatórios porosos. A aplicação desta técnica, com a escolha
correta das características das emulsões injetadas e a determinação das condições
de operação ótimas, requer um entendimento adequado do escoamento de
emulsões em meios porosos. As características macroscópicas do fluxo de
emulsões através de meios porosos estão diretamente ligadas ao escoamento
bifásico na escala de poros. Modelos de rede de capilares permitem a
implementação dos mecanismos de fluxo das gotas nas gargantas de poros e
fornecem parâmetros macroscópicos do escoamento. Neste trabalho, o
escoamento de emulsões em meios porosos é analisado através de um modelo
dinâmico de rede de capilares tridimensional e não-estruturada. A distribuição de
pressão nos poros, e consequentemente o fluxo em cada capilar da rede, é
determinada pelo balanço de massa em cada poro. O efeito das gotas da fase
dispersa no comportamento do escoamento em cada elemento da rede é descrito
por um fator de bloqueio de fluxo baseado em resultados experimentais de
escoamento de emulsões através de micro capilares com gargantas. O fator de
bloqueio descreve a mudança da condutividade de cada elemento e é uma função
da geometria da garganta, do tamanho e concentração volumétrica da fase
dispersa e do número de capilaridade local. A distribuição de concentração da
fase dispersa ao longo da rede é descrita através de uma equação de transporte de
massa, permitindo assim o estudo do processo de filtragem de gotas nos poros e o
estudo da injeção alternada de água e emulsão. A integração no tempo do modelo
dinâmico é feita por um método semi-implícito e o sistema de equações não linear
obtido a cada passo de tempo é resolvido através de um método iterativo. Os
resultados apresentam a evolução da redução da permeabilidade e concentração de
gotas na saída do meio poroso em função do tamanho das gotas, da vazão de
injeção, da concentração da emulsão injetada e do volume injetado de emulsão. A
análise da injeção alternada de água-emulsão mostra claramente o bloqueio de
poros por gotas da emulsão e a alteração no padrão de escoamento após reiniciada
a injeção de água. === [en] Emulsions can be used as mobility control agents in different enhanced oil
recovery and carbon storage methods in oil reservoirs. The application of this
technique, with the correct choice of the injected emulsion characteristics and the
determination of optimal operating conditions, requires an adequate understanding
of the emulsion flow in porous media. The macroscopic characteristics of the
emulsion flow through porous media are directly linked to the two-phase flow at
the pore scale. Capillary network models allow the implementation of the drop
flow mechanisms in the pore throats and the determination of macroscopic flow
parameters. In this work, emulsion flow in porous media is analyzed through an
unstructured 3D dynamic network model. The pressure distribution, and
consequently the flow rate in each capillary of the network, isdetermined by mass
balance equation in each pore. The effects of the drops of dispersed phase in the
flow behavior within each element of the network is described by a flow blocking
factor based on experimental results on emulsion flow through single
microcapillary tubes with throats. The blocking factor describes the changes in the
conductivity of each element and it is a function of the throat geometry, the size
and volumetric concentration of the dispersed phase and the local capillary
number. The concentration distribution of the dispersed phase along the network
is described by a mass transport equation, allowing the study of the filtration
process of the drops in the pores and the analysis of the alternate injection of
water and emulsion.Time integration in the dynamic model is performed by a
semi-implicit method and the non-linear system of equations obtained in each
time step is solved by an iterative method. The results illustrate the evolution of
the permeability reduction and the effluent concentration of drops as a function of
the drops size, injection flow rate, concentration of the injected emulsion and
injected volume of emulsion. The analysis of the emulsion/water alternate
injection clearly shows the pore blockage by the emulsion drops and the change in
the flow pattern after the reinjection of water. |
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