Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-22T19:45:32Z No. of bitstreams: 1 gustavomirandateixeira.pdf: 21289543 bytes, checksum: 065f79ef58fa71e8e9917d39cf048fe1 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-07T19:26:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 gustavomirandateixeira.pdf: 21289543 bytes, checksum: 065f79ef58fa71e8e9917d39cf048fe1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-07T19:26:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gustavomirandateixeira.pdf: 21289543 bytes, checksum: 065f79ef58fa71e8e9917d39cf048fe1 (MD5) Previous issue date: 2011-07-29 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A Simulação de Reservatórios é uma importante área da engenharia de reservatórios. Simuladores são baseados em modelos matemáticos que modelam o escoamento dos fluidos através do meio porosos. Modelos água-óleo incompressíveis são representados por sistemas de equações diferenciais parciais em duas variáveis: pressão e saturação dos fluidos. O problema consiste de um sistema de equações de difícil resolução e que exige o uso de métodos iterativos para aproximar a solução. Neste trabalho foi feita uma comparação entre métodos numéricos que aproximam a solução deste problema através uma abordagem acoplada, utilizando um método implícito e um esquema desacoplado. O sistema desacoplado utiliza um método implícito para obter a solução da equação da pressão, enquanto a solução da saturação é aproximada através dos métodos de Euler Explícito e BDF (Backward Differentiation Formulas). Para resolver as equações no espaço, os métodos de Kurganov-Tadmor e o Esquema Upwind foram utilizados. O Esquema Upwind é um método de primeira ordem, enquanto o Kurganov-Tadmor (KT) é um método central de segunda ordem. Testes foram realizados utilizando diferentes tipos de reservatórios e propriedades da rocha e do óleo. Os resultados foram comparados com soluções precisas para medir o erro numérico introduzido por cada método. Através dos resultados obtidos nesse trabalho foi possível comparar os métodos e observar que a solução através de um esquema desacoplado é mais vantajosa, principalmente ao utilizar o método BDF para resolver a equação da saturação no tempo. Comparando o esquema Upwind com o KT, verificamos que, como esperado, o KT é um método menos difusivo. Nosso trabalho sugere que o uso do método KT em associação com o BDF resulta em um método mais preciso. Por outro lado, o KT é computacionalmente mais custoso do que o Esquema Upwind. Contudo, para produzir resultados com erros numéricos semelhantes aos do KT, o método Upwind chega a ser mais de seis vezes mais lento. / Reservoir simulation is part of an important area of reservoir engineering. Reservoir simulators are based on mathematical models capable of predicting the fluid flow through porous medium. Water-oil incompressible models are represented by a system of differential partial equations in two variables: pressure and the fluid saturation. The system of equations of the problem is not simple to solve and it demands the use of iterative methods to get the approximate solution. In this work we compared a coupled implicit approach and a decoupled scheme. The decoupled system evolves in time using an implicit method to solve the pressure equation solution whereas the solution for the saturation equation is obtained using Explicit Euler and BDF (Backward Differentiation Formulas) methods. The solutions in space discretization use the Kurganov-Tadmor method and the Upwind Scheme. Upwind Scheme is a first-order finite volume based method whereas Kurganov-Tadmor (KT) is a second-order central scheme. Different kinds of reservoir types and different rock and oil properties were used to compare the results with more precise solutions in order to estimate the amount of numerical errors introduced by each method. These results allowed us to quantify the difference between the analyzed methods and to observe that the solution obtained from the decoupled method yields the best results, in particular when the BDF method is used to solve the saturation equation in time. The solution from the BDF method in association with the Upwind Scheme compared with the KT shows that, as expected, the KT method is less diffusive than the Upwind. Our work suggests that the use of the KT method in association with the BDF results in a more accurate method. On the other hand, the KT method is computationally more expensive compared to Upwind Scheme. Nevertheless, to produce numerical results with similar errors to KT, the Upwind Scheme can be more than five times slower.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-07-05T19:26:54Z No. of bitstreams: 1 JULIANA ARAGÃO DE ARAÚJO - DISSERTAÇÃO PPGMAT 2005..pdf: 3880310 bytes, checksum: 796ad7c042587fcea49b37b64d7b2fc1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-05T19:26:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JULIANA ARAGÃO DE ARAÚJO - DISSERTAÇÃO PPGMAT 2005..pdf: 3880310 bytes, checksum: 796ad7c042587fcea49b37b64d7b2fc1 (MD5) Previous issue date: 2005-05 / Neste trabalho é apresentada a solução do problema de Riemann associado a um sistema de leis de conservação. Este sistema é proveniente de um escoamento bifásico unidimensional em meios porosos e considera os efeitos de histerese nas curvas de permeabilidade das fases. A principal contribuição deste trabalho é que a solução do problema de Riemann é obtida para um modelo que leva em conta a histerese nas duas fases e que considera as curvas de embebição e de drenagem distintas sempre que haja uma reversão de regime de drenagem para embebição e vice-versa. Os resultados obtidos aqui ampliam aqueles obtidos para um modelo mais simplificado em que a histerese era considerada apenas numa das fases e as curvas de permeabilidade eram tomadas coincidentes após urna segunda reversão. Uma vez obtida a solução do problema de Riemann, base para a construção de simuladores numéricos de alta precisão, é feita uma comparação entre esta solução e aquela obtida anteriormente, para os mesmo dados iniciais, mostrando que não só as velocidades de ondas podem ser distintas, mas também as próprias sequências de ondas que formam tais soluções. / In this work we prasent the Riemann solution for a system of conservation laws associatcd to an unidimensional two-ph&sc fiow in a porous media taking into account the hysteresis effects on the permeability curves. Our main contribution in this work is that the solution of the Riemann problem is obtained for a model that takes into account the hysteresis in both wetting and non-wetting phases and considers the scanning curves of embebition and drainagc distincts whenever there is a reversion of regime. The results obtained here improve those obtained for a simplified model where hysteresis is considered only on the non-wetting phase and the scanning curves coincide aftcr a second reversion of regime. Once obtained the solution of the Riemann problem, which is basic for the construction of high aceurate numeric simulators, we compare this solution and that one already obtained, for the same initial data. showing that not only the speeds of waves can be distinct, but also the sequences of waves in such Solutions.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-07-16T11:37:24Z No. of bitstreams: 1 JÉSSICA LACERDA DE OLIVEIRA - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 2418283 bytes, checksum: 526f1819ad8814222db5d1a6d985ad51 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-16T11:37:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JÉSSICA LACERDA DE OLIVEIRA - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 2418283 bytes, checksum: 526f1819ad8814222db5d1a6d985ad51 (MD5) Previous issue date: 2016-08-17 / CNPq / O modal dutoviário consiste na principal forma de transporte da produção de fluidos multifásicos, onde os dutos cilíndricos com seção transversal circular são os responsáveis pela interligação das regiões produtoras aos centros consumidores. O aumento da produção de óleo direciona o interesse da indústria do petróleo para estudos que tratem do aumento da vazão dos fluidos nos sistemas de transporte, utilizando tecnologias que permitam uma maior eficiência nesses sistemas. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é estudar o escoamento laminar de óleo e água em um duto com seção transversal elíptica, considerando o escoamento tridimensional, incompressível, sem transferência de calor, em regime permanente e com as propriedades físico-químicas constantes, por meio de simulação numérica. Resultados dos campos de pressão, velocidade e fração volumétrica das fases no escoamento para diferentes razões de aspecto do duto cilíndrico elíptico são apresentados e analisados. Verificou-se que quanto maior a razão de aspecto em um duto cilíndrico com seção transversal elíptica, menor será a perda de carga no duto. / The modal pipeline is the main form to production transportation of multiphase fluids, where the cylindrical ducts with circular cross section are used to link the producing regions to consumer centers. Increased oil production directs the interest in the oil industry to studies that deal with the increasing flow of fluids in transportation systems, using technologies that enable greater efficiency in these systems. In this sense, the objective of this work is to study the oil and water laminar flow in a pipeline with elliptical cross section, considering threedimensional and incompressible flow, no heat transfer, steady state regime with physicochemical properties through the numerical simulation. Results of pressure, velocity and volume fraction distribuitions of the phases in the flow for different aspect ratios of elliptic cylindrical duct are presented and analyzed. It has been found that when higher the aspect ratio of the a cylindrical duct with elliptical cross section, the lower the pressure loss in the duct.

Submitted by isabela.moljf@hotmail.com (isabela.moljf@hotmail.com) on 2017-05-05T11:50:07Z No. of bitstreams: 1 carolinaribeiroxavier.pdf: 2823825 bytes, checksum: af5d50f5cdbb099ed71457b9baaabdc9 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-17T13:34:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 carolinaribeiroxavier.pdf: 2823825 bytes, checksum: af5d50f5cdbb099ed71457b9baaabdc9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-17T13:34:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 carolinaribeiroxavier.pdf: 2823825 bytes, checksum: af5d50f5cdbb099ed71457b9baaabdc9 (MD5) Previous issue date: 2009-08-18 / O processo de ajuste histórico tem como objetivo a determinação dos parâmetros de modelos de reservatório de petróleo. Uma vez ajustados, os modelos podem ser utilizados para a previsão do comportamento do reservatório. Este trabalho apresenta uma comparação de diferentes métodos de otimização para a solução deste problema. Métodos baseados em derivadas são comparados com um algoritmo genético. Em particular, compara-se os métodos: Levenberg-Marquardt, Quasi-Newton, Gradiente Conjugado n~ao linear, máxima descida e algoritmo genético. Devido à grande demanda computacional deste problema a computação paralela foi amplamente utilizada. As comparações entre os algoritmos de otimização foram realizadas em um ambiente de computação paralela heterogêneo e os resultados preliminares são apresentados e discutidos. / The process of history matching aims on the determination of the models' parameters from a petroleum reservoir. Once adjusted, the models can be used for the prediction of the reservoir behavior. This work presents a comparsion of different optimization methods for this problem's solution. Derivative based methods are compared to a genetic algorithm. In particular, the following methods are compared: Levenberg-Marquadt, Quasi-Newton, Non Linear Conjugate Gradient, steepest descent and genetic algorithm. Due to the great computational demand of this problem, the parallel computing has been widely used. The comparsions among the optimization algorithms were performed in an heterogeneous parallel computing environment and the preliminar results are presented and discussed.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-03-27T18:18:55Z No. of bitstreams: 1 stiwharrisonherrerataipe.pdf: 5886256 bytes, checksum: 4fa85d1d9808790a2f5c85bb6c6c8d8d (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-03-28T16:44:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 stiwharrisonherrerataipe.pdf: 5886256 bytes, checksum: 4fa85d1d9808790a2f5c85bb6c6c8d8d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-28T16:44:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 stiwharrisonherrerataipe.pdf: 5886256 bytes, checksum: 4fa85d1d9808790a2f5c85bb6c6c8d8d (MD5) Previous issue date: 2018-01-26 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho estamos interessados em estudar, mediante simulações computacionais, se o aquecimento eletromagnético é capaz de melhorar o deslocamento do óleo pela água. Nesta direção, nos baseamos nos resultados obtidos pela equipe da TU Delft da Holanda, que desenvolveu experimentos de laboratório que demonstravam a distribuição da temperatura em um meio poroso, onde o óleo está sendo deslocado pela injeção de água, gerada por aquecimento eletromagnético. Para tanto, definimos o modelo matemático que governa o problema em questão regido por equações diferenciais parciais das leis de conservação de massa e energia. Assim, partindo da caracterização do contínuo e estendendo a lei de Darcy para o caso multifásico, através da introdução do conceito de permeabilidades relativas dos fluidos, derivamos um sistema acoplado de equações diferenciais parciais com coeficientes variáveis e termos não lineares formulados em função da velocidade de Darcy para o escoamento bifásico (água, óleo) aquecido por ondas eletromagnéticas. O modelo matemático é discretizado utilizando o método de diferenças finitas no tempo e no espaço e a técnica Splitting. Dessa forma dividimos o sistema de equações diferencias parciais em dois subsistemas. O primeiro subsistema consiste em resolver a parte difusiva e reativa e o segundo subsistema tem por objetivo a resolução do termo convectivo. O método numérico desenvolvido é validado por simulações computacionais que visam a comparação com os resultados obtidos experimentalmente e com soluções semi-analíticas, para este problema, que foram derivadas pelo método do princípio de Duhamel. Além disso, o método proposto quando aplicado para o caso geral da simulação do escoamento bifásico com aquecimento eletromagnético demonstrou um ganho de 1.67%, se comparado ao método sem aquecimento. / In this work we are interested in studying, through computational simulations, if the electromagnetic heating is able to improve the displacement of the oil by water. In this direction, we rely on the results obtained by the TU Delft team from the Netherlands, which developed laboratory experiments that demonstrated the temperature distribution in a porous medium where the oil is being displaced by the injection of water generated by electromagnetic heating. For this, we define the mathematical model that governs the problem in question governed by partial differential equations of the laws of conservation of mass and energy. Thus, starting from the characterization of the continuum and extending Darcy’s law to the multiphase case, by introducing the concept of relative permeabilities of fluids, we derive a coupled system of partial differential equations with variable coefficients and non-linear terms formulated as a function of the velocity of Darcy for two-phase flow (water, oil) heated by electromagnetic waves. The mathematical model is discretized using the finite difference method in time and space and the Splitting technique. In this way we divide the system of partial differential equations into two subsystems. The first subsystem consists of solving the diffusive and reactive part and the second subsystem aims to solve the convective term. The numerical method developed is validated by computational simulations aimed at the comparison with the results obtained experimentally and with semi-analytical solutions, for this problem, which were derived by the Duhamel principle method. In addition, the proposed method when applied to the general case of simulation of the biphasic flow with electromagnetic heating demonstrated a gain of 1.67%, when compared to the non-heating method.

Ce travail porte sur le développement d’une technique de calorimétrie sans contact pour des écoulements diphasiques. Ces derniers sont réalisés sur la forme d’un train gouttes dans des tubes de taille millimétriques dans des supports isopériboliques. L’idée principale est de coupler la Thermographie Infrarouge et les outils microfluidiques pour proposer une technique adapté de mesure. L’utilisation de la microfluidique rend possible l’utilisation de très faibles volumes réactionnels limitant ainsi tout risque lié à la dangerosité des réactions réalisées au sein des gouttes, l’outil Infrarouge permet de suivre ces écoulements avec grande précision. Les résultats de ces travaux de thèse montrent que l’outil est capable d’estimer des propriétés thermo-physiques des écoulements non réactifs. Ainsi, que de caractériser de réactions chimiques en termes d’enthalpie et cinétique. Finalement cette dernière caractérisation a été comparée aux techniques classiques pour mettre en évidence la précision et les avantages de l’outil développé / This work concerns the development of a non-contact calorimeter for two-phase flow characterization. The biphasic flow is performed under a droplet configuration inside millimetric tubings which are inserted into the isoperibolic chip. The main idea is to combine the Infrared Thermography and microfluidic tools to propose a suitable technique for accurate measurements. Microfluidics enables the use of small reaction volumes thus limiting any risk of dangerous reactions inside droplets, the Infrared tool enables to monitor the thermal signature of these flows with high accuracy. The results of this thesis show that this tool is able to estimate the thermophysical properties of non-reactive flows. Also , it is possible to characterize chemical reactions in terms of enthalpy and kinetics . Finally the latter characterization was compared to conventional techniques to demonstrate the benefits and the precision of the tool.

[pt] Neste trabalho focamos sobre alguns modelos matemáticos na área do petróleo, com o objetivo de propor um modelo inicial de simulador numérico de reservatórios. Inicialmente apresentamos uma EDP do calor não-linear com um termo fonte de calor constante, estudada para o domínio sendo uma placa plana quadrada homogênea e heterogênea, onde aplicamos soluções numéricas utilizando o método das diferenças finitas implícito. Abordamos o problema de refinamento da malha no entorno dos poços utilizando o método JFNK (Jacobian-Free Newton-Krylov), que aumenta a eficiência computacional através de uma aproximação para a matriz Jacobiana. Por fim resolvemos um sistema de EDPs não-lineares que representam o escoamento bifásico de água e óleo, constituído por equações de transporte em termos da pressão e da saturação. Fizemos simulações numéricas de alguns casos conhecidos e os resultados mostraram uma boa qualidade no nosso método. / [en] In this work we focus on the numerical approximation of some mathematical models in the oil field. First, we present a non-linear heat equation with a constant heat source term, studied for the domain of a homogeneous and heterogeneous square domain, where we apply numerical solutions using an implicit finite difference method. We approach the problem of mesh refinement around the wells using the JFNK (Jacobian- Free Newton-Krylov) method, which improves the computational efficiency through an approximation to the Jacobian matrix. Finally, we solve a system of non-linear EDPs that represent the two-phase flow of water and oil, consisting of equations of transport in terms of pressure and saturation. Numerical simulations for some known cases showed accurate approximation of our method.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:07:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lucas Maycon Hoff Zeni.pdf: 1421377 bytes, checksum: 75c6a9407a955e26c7fd4db2939b1b79 (MD5) Previous issue date: 2012-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Configuration of fixed bed that operates with biphasic flow is used in industrial operations such as the Fischer-Tropsch, hydrogenation, and residual water treatments. Vital information for the project and operation of this type of bed is in its characteristics fluid-dynamic and among these characteristics the flow regime because these have a direct influence transferring heat and mass present in the bed. In the two-phase flow with ascendant flow through fixed bed, three distinct regimes can be identified: the bubble regime, for low gas flow; pulsating regime, for moderate liquid and gas flow; and spray regime; for low flow of liquid and high flow rates of gas. Although there are different techniques to determine flow regimes, the most used is the visual identification. Thus, this research aims to develop, by using artificial neural networks (ANNs) a way to determine, for a given set of liquid-gas flow what out-flow regime the bed presents. To do so, firstly, the out-flow regime were identified by using water and air, respectively flux mass flowing varying from 2 to 16.5 kg.m-2.s-1 and from 0 to 0.6 kg.m-2.s-1, flowing up-words through a fixed bed packed with glass spheres measuring from 2.7 to 3.5 mm of diameter. The network proposed to identify the regimes contains Multiple Layers Perceptron architecture (PML) trained by the back propagation algorithm put together by applying the Multiple Back-Propagation (MBP) software, version 2.2.3 consistently with two input neurons, two intermediate layers, and four output neurons. The number of neurons of the intermediate layers was assorted to find out the best configuration. As activation of function, logistic, tangent, hyperbolic, and Gaussian were tested. Observed results showed that it is possible the identification of regimes through neural networks and among those tested the one that showed the best performance was the one that used the hyperbolic-tangent activation function; 10 neurons in the first hidden layer, and 12 neurons in the second hidden layer. / A configuração de leito fixo que opera com escoamento bifásico é muito utilizada em operações industriais, tais como síntese de Fischer-Tropsch, hidrogenação e tratamento de águas residuais. Uma informação vital para projeto e operação deste tipo de leito está nas características fluidodinâmicas, e dentre estas características podem ser citados os regimes de escoamento, pois estes influenciam diretamente nas transferências de calor e massa presentes no leito. No escoamento bifásico com fluxo ascendente através de leito fixo podem ser identificados três regimes distintos: regime bolha, para baixas vazões de gás; regime pulsante, para vazões moderadas de líquido e gás; e regime spray, para baixas vazões de líquidos e altas vazões de gás. Apesar de haver diferentes técnicas para a determinação dos regimes de escoamento, a mais empregada é a identificação visual. Sendo assim, esta pesquisa tem por objetivo desenvolver, por meio da utilização de redes neurais artificiais (RNA s), uma maneira de determinar, para um dado conjunto de vazões gás-líquido, qual regime de escoamento o leito apresenta. Para isto, os regimes de escoamento primeiramente foram identificados utilizando água e ar, respectivamente com fluxo mássico variando de 2 a 16,5 kg.m-2.s-1 e de 0 a 0,6 kg.m-2.s-1, escoando em fluxo ascendente por meio de um leito fixo recheado com esferas de vidro de diâmetro entre 2,7 e 3,5 mm. A rede proposta para a identificação dos regimes possui arquitetura perceptron de múltiplas camadas (MLP) treinada pelo algoritmo backpropagation e foi montada utilizando o programa freeware Multiple Back-Propagation (MBP) versão 2.2.3 sempre com dois neurônios de entrada, duas camadas intermediárias e quatro neurônios de saída. O número de neurônios das camadas intermediárias foi variado a fim de descobrir a melhor configuração. Como função de ativação, foram testadas as funções logística, tangente hiperbólica e gaussiana. Os resultados observados mostram que é possível a identificação dos regimes por meio de redes neurais e dentre as configurações testadas, a que apresentou melhor desempenho foi a rede que utilizou a função de ativação tangente hiperbólica, 10 neurônios na primeira camada oculta e 12 neurônios na segunda camada oculta.