[pt] A eficiência do processo de injeção de água, o método de recuperação secundária mais comum na indústria do petróleo, é limitada por seu padrão de varredura não uniforme, originado da formação de caminhos preferenciais devido à alta razão de mobilidade entre água e óleo, e a elevada saturação de óleo residual, associada aos efeitos capilares. A fim de melhorar a recuperação de petróleo, diferentes abordagens têm sido sugeridas na literatura, com algumas delas baseadas no bloqueio de poros e consequente desvio de água, varrendo assim uma área maior do reservatório e deslocando mais do óleo aprisionado por capilaridade. O bloqueio de poros pode ser realizado com diferentes métodos, sendo um deles a injeção de emulsão, com a fase dispersa, composta por gotas de óleo, atuando como o agente responsável pela diminuição da mobilidade da fase aquosa. Neste trabalho, os mecanismos fundamentais do processo de injeção de emulsão foram estudados experimentalmente, visualizando-se o escoamento em escala de poros em um dispositivo micro-fluídico de vidro composto por uma rede de canais constritos, que modela as principais características de um meio poroso. Os resultados mostram o efeito do tamanho da gota e do número de capilaridade no padrão do escoamento, no tamanho dos gânglios do óleo aprisionado e na recuperação de óleo residual. / [en] The efficiency of water flooding, the most common secondary recovery method in the oil industry, is limited by its non-uniform sweep pattern, originating from the formation of preferential paths because of the high mobility ratio between water and oil, and the high residual oil saturation, associated with capillary oil trapping. In order to improve oil recovery, different approaches have been suggested in the literature, with some of them based on pore blocking and consequent water diversion, thus sweeping a bigger area of the reservoir and displacing more of the trapped oil. Pore blockage can be performed with different methods, one of which is emulsion flooding, with the disperse phase, composed by oil drops, acting as the agent responsible for the decreased water phase mobility. In this work, the fundamental mechanisms of emulsion flooding process was studied experimentally, by visualizing the pore-scale flow in a glass microfluidic device composed of a network of constricted channels, that models the main features of a porous media. The results show the effect of drop size and capillary number on the flow pattern, trapped oil ganglia size and residual oil recovery.

[pt] O escoamento de emulsões é encontrado em diversos processos de recuperação e produção de petróleo. O escoamento de emulsões em meios porosos depende de diversos parâmetros como a relação do tamanho das gotas ao tamanho dos poros, a razão de viscosidades, a vazão volumétrica e o efeito destes parâmetros ainda não é bem compreendido. Uma análise detalhada na escala microscópica dos fenômenos envolvidos se faz essencial para a melhora do entendimento completo do escoamento de emulsões em um reservatório. Isto permitiria o desenvolvimento de melhores modelos de simulação para o escoamento multifísico em meios porosos. Neste trabalho, o escoamento de emulsões óleo-água através de um capilar com garganta foi estudado através de experimentos e teoria. A análise experimental consistiu da visualização sob um microscópio do escoamento e da medição da queda de pressão em função da vazão para diferentes emulsões. A análise teórica englobou o estudo do escoamento em regime permanente de uma gota de óleo imersa em água através de um capilar e o estudo do escoamento transiente da mesma gota através de um capilar com uma garganta. Os resultados mostram que os modelos de escoamento de emulsões em meios porosos não devem ser baseados em propriedades macroscópicas da emulsão quando o tamanho das gotas da fase dispersa for da mesma ordem de grandeza do tamanho dos poros. Neste caso, a queda de pressão é função da tensão interfacial, a razão de viscosidades, a vazão e a razão entre o tamanho das gotas e o diâmetro do poro. Os resultados apresentados neste trabalho podem ser usados no projeto de emulsões apropriadas para controle de mobilidade em operações de recuperação avançada através de injeção de emulsões. / [en] Flow of emulsions is found in many petroleum recovery and production processes and it is often referred to in the context of tertiary oil recovery. The characteristics of emulsion flow in porous media depend on several parameters such as medium drop size to pore size ratio, viscosity ratio, flow rate and the effect of these parameters is far from being entirely understood. A detailed analysis at a microscopic scale of the flow is essential to improve the understanding of flow of an emulsion in a reservoir. This would lead to the development of better simulation models, henceforth increasing the predictability capability of reservoir simulators for enhanced oil recovery applications. In this work, flow of oil-water emulsions through constricted capillaries, used as model for the geometry inside a porous media, is studied experimentally and theoretically. The experimental approach consisted of measuring pressure drop response as a function of flow rate for different emulsions and visualizing the flow under an optical microscope to understand the phenomena involved. The theoretical approach is divided in two parts. First, the immiscible steady flow of a infinite single drop suspended in an less viscous fluid through a capillary was analyzed by solving the Navier- Stokes equations with the appropriate boundary conditions for free-surface flow. The second part of the theoretical analysis consisted of solving the transient flow of a drop suspended in a less viscous fluid through a capillary with a constriction. It is shown the effect of capillary number and viscosity ratio over the main responses of the flow. The results show that models of emulsion flow in a porous media cannot be based on the macroscopic properties of the emulsion when the drop diameter is of the same order of magnitude as the pore throat diameter. In this case flow rate-pressure drop is a strong function of the interfacial tension, viscosity ratio, flow rate and drop to pore size ratio. The results can be used to design appropriate emulsions to control the water mobility during EOR operations by emulsion injection.