[pt] Devido à diminuição do número de descobertas de novas reservas de óleo e gás nas últimas décadas, as companhias de petróleo têm demonstrado um interesse cada vez maior em melhorar a eficiência dos processos de recuperação de óleo. Geralmente, após as fases de recuperação primário e secundário, uma grande quantidade de óleo permanece dentro do reservatório, pois a extração se torna não rentável. Assim, cresce o número de estudos voltados para a recuperação avançada de petróleo, com o objetivo de obter uma melhor fração de recuperação. O foco deste trabalho é estudar os fundamentos do deslocamento de óleo em meios porosos usando um microscópio confocal de varredura a laser, que possibilita visualizações 3D com boa resolução. A análise foi no deslocamento de óleo resultante da injeção de uma suspensão de capsulas de goma gelana em água após a injeção de água. Estas capsulas, movendo com a água, bloqueiam alguns dos caminhos preferenciais e forçam a água a deslocar uma parte do óleo preso. O resultado alcançado foi uma coleção de imagens 3D de meios porosos artificiais, nas quais foi possível distinguir a distribuição das fases (microcápsulas, fase aquosa e oleosa) dentro dos meios porosos, antes e após a injeção das microcápsulas. Essas imagens mostraram que as microcápsulas de goma gelana bloqueiam os caminhos preferenciais da água e que, após o bloqueio, alguns gânglios de óleo foram deslocados de suas posições originais. Esta tese aplica técnicas modernas de microscopia para examinar o conceito por trás da recuperação avançada de óleo usando microcápsulas. / [en] Thanks to decay of new discoveries of oil and gas reserves in the past decades, oil companies have a growing interest in the increase of oil recovery efficiency. Commonly, after primary and secondary recovery phases, a largeamount of oil remains inside the reservoir, as it becomes unprofitable to continue the extraction. Thus, the number of studies focused on enhanced oil recovery is growing, aiming to obtain a better recovery fraction. The focus of this work is to study the fundamentals of oil displacement in porous media using a confocal laser scanning microscope, which enables 3D visualization with a good resolution. The analysis was on oil displacement that results from the use of a suspension of gellan gum microcapsules in water injected after water injection. These microcapsules, moving along with the water, blocked some of the preferential paths and forced the water to displaces parcels of the trapped oil. The result achieved was a collection of 3D images from artificial porous media, in which it was possible to distinguish the distribution of phases (microcapsules, oil, and aqueous phases) inside the porous media, before and after the microcapsules injection. These images showed that indeed the gellan gum microcapsules blocked preferential water paths and that, after the blockage, some oil ganglia were displaced from their original positions. This thesis applies modern techniques of microscopy to investigate the concept behind enhanced oil recovery using microcapsules.

[pt] Em um mundo globalizado, a demanda por energia está sempre crescendo. Uma vez que a indústria de óleo e gás é responsável pela entrega da maior parte desta demanda, isso faz dos hidrocarbonetos componentes cada vez mais importantes no mercado mundial. Entretanto tais recursos são finitos, portanto, uma exploração consciente, buscando sempre o máximo desempenho se faz necessária. Como os reservatórios de petróleo, logo após a aplicação das técnicas de recuperação primária e secundária, geralmente ainda possuem cerca de 65 por cento do volume de óleo originalmente contido em seus poros, métodos que visam a redução dessa porcentagem estão ganhando um papel cada vez mais importante na indústria energética. Nesse contexto, esse trabalho apresenta um micromodelo tridimensional representativo de um meio poroso que será utilizado para a análise do escoamento de fluidos na escala de poro. A microscopia confocal será adotada para visualizar os diferentes fenômenos que ocorrem em microescala, permitindo a obtenção de informações específicas sobre a dinâmica dos gânglios de óleo, em relação a sua formação, mobilização e aprisionamento, e assim, ao final do experimento quantificar a saturação residual de óleo em diferentes condições de escoamento. Os resultados obtidos mostram que o uso das suspensões de microcápsulas flexíveis como agente de controle de mobilidade, modifica a distribuição dos fluidos no meio poroso, o que melhora a eficiência de deslocamento do fluido deslocante na escala de poro, e consequentemente diminui a saturação de óleo residual. / [en] In a globalized world, the demand for energy is always growing. Since the oil and gas industry is responsible for delivering most of this demand, this makes hydrocarbon components increasingly important in the worldwide economy. However, such resources are finite, so a conscious exploration always seeking the maximum performance is required. As oil reservoirs after the application of primary and secondary recovery techniques usually still have about 65 percent of the original oil volume contained in their pores, methods that aim its reduction are gaining an increasingly important role in the energy industry. In this context, this work presents a three-dimensional micromodel representative of a porous medium that is used for pore-scale flow analysis. Confocal microscopy is used to visualize the microscale phenomena, leading to specific information about ganglia dynamics, related to its formation, mobilization and entrapment. The residual oil saturation, an important value to measure the amount of oil produced in a given reservoir is determined for different flow conditions. The results show that the suspensions composed by flexible microcapsules could be used as a mobility control agent, since it modifies the fluid distribution in the porous media, improving the pore-scale displacement efficiency, and consequently reducing the residual oil saturation.