[en] ANALYSIS OF EMULSION FLOW THROUGH POROUS MEDIA USING CAPILLARY NETWORK MODEL

• Main Author: GIOVANE BARROSO LIMA NOGUEIRA
• Other Authors: MARCIO DA SILVEIRA CARVALHO
• Language: pt
• Published: MAXWELL 2011
• Subjects: [pt] CONTROLE; [en] CONTROL; [pt] MOBILIDADE; [en] MOBILITY; [pt] MEIOS POROSOS; [en] POROUS MEDIA; [pt] ESCOAMENTO DE EMULSOES; [en] EMULSIONS FLOW
• 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

[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.