Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2016-04-11T14:59:06Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_PamelaRodrigues.pdf: 2695462 bytes, checksum: 4625a6ae0d6f279fc57d29a74c951980 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2016-05-10T13:43:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação_PamelaRodrigues.pdf: 2695462 bytes, checksum: 4625a6ae0d6f279fc57d29a74c951980 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-10T13:43:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_PamelaRodrigues.pdf: 2695462 bytes, checksum: 4625a6ae0d6f279fc57d29a74c951980 (MD5) / CNPq / A recuperação avançada visa recuperar o máximo de óleo presente no reservatório após o emprego da recuperação convencional, ou onde a recuperação convencional falharia caso aplicada. Propor métodos que aumentam o tempo de vida do reservatório melhorando a recuperação do óleo é de grande interesse, já que o petróleo ainda é uma das principais matrizes energéticas do mundo. A glicerina bruta em trabalhos anteriores do grupo mostrou-se promissora quando utilizada como fluido de recuperação avançada de petróleo, apresentando altos fatores de recuperação, além disto, viabiliza também a produção de biodiesel agregando valor, uma vez que se caracteriza como um coproduto deste. O presente trabalho tem como objetivo identificar os fluidos de recuperação mais utilizados na recuperação de petróleo, demonstrar a eficiência da glicerina bruta como fluido de recuperação, bem como identificar quais as propriedades físico-químicas inerentes a este fluido permite classifica-lo como um bom fluido de recuperação, identificando também quais as influencias sob o óleo recuperado. Para isto foi realizado uma prospecção tecnológica buscando patentes relacionadas à melhora da mobilidade do óleo por meio de injeção de fluidos de recuperação, sendo encontradas 335 patentes relacionadas. Além disto, foram realizados 3 ensaios de recuperação em sistema Holder, cujas frações oleosas colhidas e o petróleo in natura utilizado foram caracterizados por diferentes técnicas de análise instrumentais. Foi possível identificar o fator de recuperação de diferentes glicerinas – sendo a glicerina de mamona a que apresentou maior fator de recuperação 58%. Adicionalmente foi possível identificar semelhanças físico-químicas entre as frações de óleo recuperado em diferentes etapas da recuperação e como se dá o mecanismo de recuperação destes fluidos. Havendo uma separação entre o petróleo obtido na recuperação primária e secundária em relação ao obtido na recuperação avançada indicando uma maior interação entre a glicerina bruta e o óleo. / Enhanced recovery seeks to recover most of the oil present in the reservoir after the use of conventional recovery or recovery where conventional fail if applied. Propose various methods to increase the lifetime of reservoir enhancing the oil recovery is of great interest, since oil is still a major energy matrices of the world. The crude glycerin in previous work group has shown promise when used as enhanced recovery of oil fluid, with high recovery factor, moreover, also enables the production of biodiesel adding value, since it is characterized as a byproduct thereof. This study aims to identify the recovery of fluids more used for oil recovery, demonstrate the efficiency of crude glycerin as a recovery fluid as well as identify the physico- chemical properties inherent in this fluid allows classifies it as a good fluid recovery include identifying which influences in the recovered oil. To this was done looking for a technological prospect patents related to improving the mobility by oil recovery injection fluids, and found 335 related patents. In addition, we performed three trials Holder recovery system, the oil fractions collected and used fresh oil were characterized by various instrumental analysis techniques. It was possible to identify the different glycerins recovery factor - being the glycerin Beaver Presented the highest recovery factor 58%. Additionally it was possible to identify physical and chemical similarities between oil fractions recovered at different stages of recovery and how is the recovery mechanism of these fluids. If there is a separation between the oil obtained from the primary and secondary recovery compared to that obtained in the advanced recovery indicating greater interaction between the crude glycerin and oil

Neste trabalho desenvolvemos a modelagem computacional dos fenômenos inerentes ao acoplamento hidromecânico que governam o escoamento de dois fluidos imiscíveis em uma matriz porosa heterogênea e deformável. As equações do modelo na escala de Darcy são decompostas em dois subsistemas associados a poromecânica e ao transporte dos fluidos. Neste contexto novos métodos numéricos são propostos para a computação da velocidade de Darcy baseados em técnicas de pós-processamento de Petrov-Galerkin em conjunção com métodos localmente conservativos para a equação hiperbólica de transporte da saturação aliados à técnica de decomposição de operadores para a computação dos efeitos da evolução temporal da porosidade induzidos pela deformação da matriz porosa sobre o transporte. As simulações numéricas do modelo resultante nos permite identificar diferentes regimes do acoplamento hidromecânico durante o processo de extração secundária de petróleo. Em particular analisamos a influência da razão de viscosidade entre os fluidos e da heterogeneidade da matriz porosa sobre os diferentes regimes de acoplamento. Dentre os vários fenômenos capturados no modelo damos particular ênfase ao surgimento de um processo de compactação retardada do reservatório devido à inundação de água onde, em particular, ilustramos seu efeito sobre as curvas de produção de petróleo. No contexto da modelagem estocástica analisamos também os efeitos das heterogeneidades e incertezas presentes nos coeficientes de permeabilidade e das constantes elásticas do meio poroso sobre os diferentes regimes do acoplamento geomecânico. A caracterização destes regimes governados pela razão de viscosidade e pelo coeficiente de variação das heterogeneidades é ilustrada por meio de simulações numéricas do processo de extração secundária de um reservatório sujeito ao peso das camadas superiores. / In this work we develop the computational modeling of the hydromechanical couplings which govern two-phase flow in a heterogeneous poroelastic media. At the Darcy scale the governing equations are decomposed in two subsystems associated with the poromechanics and hydrodynamics. In this context new numerical methods are proposed for the computation of the Darcy velocity based on Petrov-Galerkin post processing techiniques in conjunction with locally conservative methods for the hyperbolic transport equation and for water saturation together with an operator splitting technique for the computation of the transient porosity effect upon the transport equation. Numerical simulations allow us to identify different regimes of hydromechanics coupling during the secondary of petroleum withdrawal.In particular, we analyze the influence of the viscosity ratio and strength of heterogeneity upon the various coupling regimes. Among the many phenomena captured by the model we give particular emphasis on the delayed compaction of the reservoir due to the water flooding illustrating its effects upon the oil production curves. Within the framework of the stochastic modelinf, we analyze the effects of the heterogeneity and the uncertainty in permeability and elastic coeddicientsupon the hydromechanical coupling regimes. The characterization of these regimes governed by yhe viscosity ratio and by the strength of heterogeneity is illustrated in numerical simulations of secondary oil withdrawal from a reservoir subject to the overburden due the weight of the overlaying formations.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE.pdf: 2353628 bytes, checksum: 5452725da7b8af8e0ba71da5e8c21c09 (MD5) Previous issue date: 2007-12-17 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico / In this work we develop the computational modeling of the hydromechanical couplings which govern two-phase flow in a heterogeneous poroelastic media. At the Darcy scale the governing equations are decomposed in two subsystems associated with the poromechanics and hydrodynamics. In this context new numerical methods are proposed for the computation of the Darcy velocity based on Petrov-Galerkin post processing techiniques in conjunction with locally conservative methods for the hyperbolic transport equation and for water saturation together with an operator splitting technique for the computation of the transient porosity effect upon the transport equation. Numerical simulations allow us to identify different regimes of hydromechanics coupling during the secondary of petroleum withdrawal.In particular, we analyze the influence of the viscosity ratio and strength of heterogeneity upon the various coupling regimes. Among the many phenomena captured by the model we give particular emphasis on the delayed compaction of the reservoir due to the water flooding illustrating its effects upon the oil production curves. Within the framework of the stochastic modelinf, we analyze the effects of the heterogeneity and the uncertainty in permeability and elastic coeddicientsupon the hydromechanical coupling regimes. The characterization of these regimes governed by yhe viscosity ratio and by the strength of heterogeneity is illustrated in numerical simulations of secondary oil withdrawal from a reservoir subject to the overburden due the weight of the overlaying formations. / Neste trabalho desenvolvemos a modelagem computacional dos fenômenos inerentes ao acoplamento hidromecânico que governam o escoamento de dois fluidos imiscíveis em uma matriz porosa heterogênea e deformável. As equações do modelo na escala de Darcy são decompostas em dois subsistemas associados a poromecânica e ao transporte dos fluidos. Neste contexto novos métodos numéricos são propostos para a computação da velocidade de Darcy baseados em técnicas de pós-processamento de Petrov-Galerkin em conjunção com métodos localmente conservativos para a equação hiperbólica de transporte da saturação aliados à técnica de decomposição de operadores para a computação dos efeitos da evolução temporal da porosidade induzidos pela deformação da matriz porosa sobre o transporte. As simulações numéricas do modelo resultante nos permite identificar diferentes regimes do acoplamento hidromecânico durante o processo de extração secundária de petróleo. Em particular analisamos a influência da razão de viscosidade entre os fluidos e da heterogeneidade da matriz porosa sobre os diferentes regimes de acoplamento. Dentre os vários fenômenos capturados no modelo damos particular ênfase ao surgimento de um processo de compactação retardada do reservatório devido à inundação de água onde, em particular, ilustramos seu efeito sobre as curvas de produção de petróleo. No contexto da modelagem estocástica analisamos também os efeitos das heterogeneidades e incertezas presentes nos coeficientes de permeabilidade e das constantes elásticas do meio poroso sobre os diferentes regimes do acoplamento geomecânico. A caracterização destes regimes governados pela razão de viscosidade e pelo coeficiente de variação das heterogeneidades é ilustrada por meio de simulações numéricas do processo de extração secundária de um reservatório sujeito ao peso das camadas superiores.

The decline of oil reserves has been observed in recent years and generates interest in developing new technologies that can make the most of existing wells and reservoirs in order to increase oil recovery. For this purpose, methods and enhanced secondary recovery of oil are used, which consist of injecting fluids targeting a certain pressure increase in the tank or changes in physical properties of oil to a larger and more efficient production. The method of secondary recovery that stands out, and the most common is the water injection. This method has proved effective for recovery of heavy oil, though the challenge of the pre-salt environment has promoted further research aimed at removing light oils. This study, then, aims to make the fluid dynamics simulation of a reservoir of oil quadratic dimensions of 80.4 mx 80.4 mx 20 m with injection model five spots (five points) using as guns fluids primarily water and later natural gas and hot water, to observe the evolution of their volume fractions inside the shell, its oil recovery factor, recovery efficiency as a whole and a qualitative analysis of useful life of the producing wells. The developed model is based on two-phase oilwater model and the simulations were carried out in commercial fluid dynamic packet ICEM CFD and ANSYS CFX 13.0 respectively. Thus, a greater than 65% recovery factor for the process of injection water was observed and an overall efficiency of 38% recovery, allowing the case to the oil basins of the pre-salt. Other methods enabled to validate the model because the profiles and characteristics found are plausible and phenomenologically similar to those in the literature. / O declínio das reservas petrolíferas vem sendo observado nos últimos anos e gera interesse no desenvolvimento de novas tecnologias capazes de aproveitar ao máximo os poços e reservatórios existentes de modo a elevar a recuperação de óleo. Para tanto, são utilizados métodos de recuperação secundária e avançada de petróleo, que consistem em se injetar determinados fluidos visando um aumento do diferencial de pressão no reservatório ou modificações nas propriedades físicas do óleo para uma produção maior e mais eficiente. O método de recuperação secundária que mais se destaca, e também o mais comum é a injeção de água. Tal método já se mostrou eficiente para recuperação de óleos pesados, entretanto o desafio do ambiente pré-sal tem promovido novas pesquisas voltadas para a remoção de óleos leves. O presente trabalho, então, tem como objetivo fazer a simulação fluidodinâmica de um reservatório de petróleo de dimensões quadráticas de 80,4 m x 80,4 m x 20 m com modelo de injeção five spots (cinco pontos) utilizando como fluidos injetores primeiramente a água e posteriormente o gás natural e água quente, para observar a evolução de suas frações volumétricas no interior do reservatório, seu fator de recuperação de óleo, a eficiência da recuperação como um todo e uma análise qualitativa de tempo de vida útil dos poços produtores. A modelagem desenvolvida baseou-se no modelo Água-Óleo bifásico e as simulações foram desenvolvidas nos pacotes fluidodinâmicos comerciais ICEM CFD e ANSYS CFX 13.0 respectivamente. Desse modo, foi constatado um fator de recuperação acima de 65% para o processo de injeção de água, bem como uma eficiência total de recuperação de 38%, viabilizando o processo para o óleo de bacias do pré-sal. Os outros métodos permitiram a validação da modelagem uma vez que os perfis e características encontrados foram fenomenologicamente plausíveis e similares àqueles da literatura.

A injeção da água do mar nos campos marítimos (offshore), processo este conhecido como recuperação secundária de petróleo, gera muitos resíduos e efluentes. Dentre estes, pode-se destacar a água produzida, que consiste de água de formação, água naturalmente presente na formação geológica do reservatório de petróleo, e água de injeção, aquela normalmente injetada no reservatório para aumento de produção. Sete tanques de armazenamento de água/óleo de um terminal foram monitorados quanto à presença de micro-organismos e teores de sulfato, sulfeto, pH e condutividade. Particularmente, as bactérias redutoras de sulfato (BRS), que agem às expensas da atividade de outras espécies, reduzindo sulfato à sulfeto, constituindo-se num problema-chave. Os tanques de óleo codificados como Verde, Ciano, Roxo, Cinza, Vermelho, Amarelo e Azul, apresentaram comportamentos distintos quanto aos parâmetros microbiológicos e físico-químicos. Após este monitoramento, de acordo com valores referência adotados, e levando-se em conta como principais parâmetros classificatórios concentrações de BRS, bactérias anaeróbias totais e sulfeto, os dois tanques considerados mais limpos do monitoramento foram os tanques roxo e ciano. Analogamente, por apresentarem os piores desempenhos frente aos três principais parâmetros, os tanques amarelo e cinza foram considerados os mais sujos de todo o monitoramento. Após esta segregação, esses três principais parâmetros, mais a concentração de sulfato, foram inter-relacionados a fim de se corroborar esta classificação. Foi possível observar que o sulfeto instantâneo não foi o parâmetro mais adequado para se avaliar o potencial metabólico de uma amostra. Por este motivo, foram verificados os perfis metabólicos das BRS presentes nas amostras, confirmando a segregação dos tanques, baseada em parâmetros em batelada / Seawater injection for offshore petroleum recovery known as secondary petroleum, produces a high amount of residues and effluents. Among those waste solutions, produced water, consisting of formation water, naturally present during the geological formation of oil, and injection water, normally injected in the reservatory in order to increase oil recovery, deserves special attention. Seven water/oil storage tanks from an oil producing terminal were monitored for the presence of microorganisms, sulfate, sulfide, pH and conductivity. Particullarly, sulfate-reducing bacteria (SRB), acting with the help of other microbial species, deserve particular attention, due to its ability to reduce sulfate to sulfide. The storage tanks, coded as Green, Cyano, Purple, Gray, Red, Yellow and Blue, presented distinct behavior in relation to the microbiological and physico-chemical parameters. After the monitoring, according to reference values adopted for each parameter, and considering the main contribution of SRB cells, total anaerobic cells and sulfide, two tanks were considered the cleanest ones (purple and cyano). Analogously, considering the same parameters, the yellow and gray tanks were considered the dirtiest ones. After this initial segregation, those three main parameters and sulfate concentration were inter-related in order to corroborate the obtained classification for the tanks. It was possible to observe that sulfide concentration was not the most suitable parameter to be considered to predict the metabolic potential of a specific water sample. Due to this, the metabolic profiles of the SRB cells present in the samples were quantified, considering four tanks with different bacterial populations. This profile was consistent with the classification, confirming the segregation of the tanks, based on batch parameters

A injeção da água do mar nos campos marítimos (offshore), processo este conhecido como recuperação secundária de petróleo, gera muitos resíduos e efluentes. Dentre estes, pode-se destacar a água produzida, que consiste de água de formação, água naturalmente presente na formação geológica do reservatório de petróleo, e água de injeção, aquela normalmente injetada no reservatório para aumento de produção. Sete tanques de armazenamento de água/óleo de um terminal foram monitorados quanto à presença de micro-organismos e teores de sulfato, sulfeto, pH e condutividade. Particularmente, as bactérias redutoras de sulfato (BRS), que agem às expensas da atividade de outras espécies, reduzindo sulfato à sulfeto, constituindo-se num problema-chave. Os tanques de óleo codificados como Verde, Ciano, Roxo, Cinza, Vermelho, Amarelo e Azul, apresentaram comportamentos distintos quanto aos parâmetros microbiológicos e físico-químicos. Após este monitoramento, de acordo com valores referência adotados, e levando-se em conta como principais parâmetros classificatórios concentrações de BRS, bactérias anaeróbias totais e sulfeto, os dois tanques considerados mais limpos do monitoramento foram os tanques roxo e ciano. Analogamente, por apresentarem os piores desempenhos frente aos três principais parâmetros, os tanques amarelo e cinza foram considerados os mais sujos de todo o monitoramento. Após esta segregação, esses três principais parâmetros, mais a concentração de sulfato, foram inter-relacionados a fim de se corroborar esta classificação. Foi possível observar que o sulfeto instantâneo não foi o parâmetro mais adequado para se avaliar o potencial metabólico de uma amostra. Por este motivo, foram verificados os perfis metabólicos das BRS presentes nas amostras, confirmando a segregação dos tanques, baseada em parâmetros em batelada / Seawater injection for offshore petroleum recovery known as secondary petroleum, produces a high amount of residues and effluents. Among those waste solutions, produced water, consisting of formation water, naturally present during the geological formation of oil, and injection water, normally injected in the reservatory in order to increase oil recovery, deserves special attention. Seven water/oil storage tanks from an oil producing terminal were monitored for the presence of microorganisms, sulfate, sulfide, pH and conductivity. Particullarly, sulfate-reducing bacteria (SRB), acting with the help of other microbial species, deserve particular attention, due to its ability to reduce sulfate to sulfide. The storage tanks, coded as Green, Cyano, Purple, Gray, Red, Yellow and Blue, presented distinct behavior in relation to the microbiological and physico-chemical parameters. After the monitoring, according to reference values adopted for each parameter, and considering the main contribution of SRB cells, total anaerobic cells and sulfide, two tanks were considered the cleanest ones (purple and cyano). Analogously, considering the same parameters, the yellow and gray tanks were considered the dirtiest ones. After this initial segregation, those three main parameters and sulfate concentration were inter-related in order to corroborate the obtained classification for the tanks. It was possible to observe that sulfide concentration was not the most suitable parameter to be considered to predict the metabolic potential of a specific water sample. Due to this, the metabolic profiles of the SRB cells present in the samples were quantified, considering four tanks with different bacterial populations. This profile was consistent with the classification, confirming the segregation of the tanks, based on batch parameters

Much of the world's oil and gas comes from continental platforms today, including the Atlantic marginal basins along the Brazilian coast. Campos Basin is the use of intense injection of seawater for secondary recovery and, as a consequence, there will be a significant increase in the amount of water produced in the coming decades. The injection and formation water are frequently incompatible under the chemical point of view, and hence its mixture may result in the appearance of salt precipitation in the reservoir, in the wellbore-formation interface, surface and subsurface equipments. The salt scales are undesirable sub products of secondary recovery by water injection. Traditionally, the water produced in offshore fields, after a treatment is discharged into the sea or possibly reinjected to maintain reservoir pressure. The aim of this dissertation was, from production/injection pattern, to study the formation of inorganic deposits in oil fields through evaluation of potential losses observed in producing wells, supporting information to aid in the optimization of schedules for future interventions recovery of well productivity. The study was conducted using a numerical simulator called InorscaleTM, with limitations such as: temperature (20 º to 125 º C), pH (5.5 to 8.5) and lower salinity than 200,000 ppm, based on chemicals and thermodynamic concepts from production history from five analyzed wells. The impact of inorganic scale in the productivity of these wells was demonstrated by the behavior of the productivity index (PI) according to the precipitated mass (PM) of the inorganic salts evaluated, as well as the saturation index (SI) as a function of seawater produced (SW). This study demonstrated that, for the same concentration of precipitated inorganic salt, the barite (BaSO4) represented a major damage to production, compared to other evaluated salts. This knowledge becomes imperative with regard to increasing costs and the complexity of the workover operations (recompletion and stimulation) in the producing wells. In this scenario, preventive action, in order to reduce costs of production, gains importance. / Grande parte da produção mundial de petróleo e gás vem hoje de plataformas continentais, incluindo as bacias marginais atlânticas da Costa Brasileira. Na Bacia de Campos é intensa a utilização da injeção de água do mar para recuperação secundária e, como consequência, haverá um significativo incremento da quantidade de água produzida nas próximas décadas. As águas de injeção e de formação são frequentemente incompatíveis sob o ponto de vista químico e, portanto, sua mistura pode causar o surgimento de precipitações salinas no reservatório, na interface poço-formação e nos equipamentos de superfície e de sub-superfície. As incrustações salinas são subprodutos indesejáveis da recuperação secundária por injeção de água. Tradicionalmente, a água produzida em campos marítimos, após algum tratamento, é descartada no mar ou, eventualmente, reinjetada para manutenção da pressão do reservatório. O objetivo geral desta dissertação foi, a partir de malhas de produção/injeção, estudar a formação de depósitos inorgânicos em campos petrolíferos através da avaliação das perdas de potencial observadas nos poços produtores, subsidiando informações que auxiliem na otimização das programações de futuras intervenções para a recuperação da produtividade dos poços. O trabalho foi desenvolvido utilizando um simulador numérico denominado InorscaleTM, com limitações como: faixa de temperatura (20º a 125ºC), pH (5,5 a 8,5) e salinidade menor que 200.000 ppm, baseado em conceitos termodinâmicos e químicos, a partir dos históricos de produção de cinco poços analisados. O impacto da incrustação inorgânica na produtividade destes poços foi demonstrado através do comportamento do índice de produtividade (IP) em função da massa precipitada (MP) dos sais inorgânicos avaliados, assim como pelo índice de saturação (IS) em função da água do mar produzida (AM). Este estudo demonstrou que, para uma mesma concentração de sal inorgânico precipitado, a barita (BaSO4) representou um dano maior à produção, em relação aos demais sais avaliados. Este conhecimento torna-se imperioso no tocante aos custos crescentes e complexos das operações de workover (estimulação e recompletação) nos poços produtores. Neste cenário, a ação preventiva, com o objetivo de reduzir os custos de produção, ganha importância.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / O processo de recuperação secundária de petróleo é comumente realizado com a injeção de água no reservatório a fim de manter a pressão necessária para sua extração. Para que o investimento seja viável, os gastos com a extração têm de ser menores do que o retorno financeiro obtido com o petróleo. Para tanto, tornam-se extremamente importantes as simulações dos processos de extração. Neste trabalho são estudados os problemas de Burgers e de Buckley-Leverett visando o escoamento imiscível água-óleo em meios porosos, onde o escoamento é incompressível e os efeitos difusivos (devido à pressão capilar) são desprezados. Com o objetivo de incorporar conhecimento matemático mais avançado, para em seguida utilizá-lo no entendimento do problema estudado, abordou-se com razoável profundidade a teoria das leis de conservação. Foram consideradas soluções fracas que, fisicamente, podem ser interpretadas como ondas de choque ou rarefações, então, para que fossem distinguidas as fisicamente admissíveis, foi utilizado o princípio de entropia, nas suas diversas formas. Inicialmente consideramos alguns exemplos clássicos de métodos numéricos para uma lei de conservação escalar, os quais podem ser vistos como esquemas conservativos de três pontos. Entre eles, o método de Lax-Friedrichs (LF) e o método de Lax-Wendroff (LW). Em seguida, um esquema composto foi testado, o qual inclui na sua formulação os métodos LF e LW (chamado de LWLF-4). Respeitando a condição CFL, foram obtidas soluções numéricas de todos os problemas tratados aqui. Com o objetivo de validar tais soluções, foram utilizadas soluções analíticas oriundas dos problemas de Burgers e Buckley- Leverett. Também foi feita uma comparação com os métodos do tipo TVDs com limitadores de fluxo, obtendo resultado satisfatório. Vale à pena ressaltar que o esquema LWLF-4, pelo que nos consta, nunca foi antes utilizado nas resoluções das equações de Burgers e Buckley- Leverett. / The secondary recovery of petroleum is usually performed with injection of water through an oil reservoir to keep the oil pressure for the exploration. In order to make the exploration profitable, the extraction cost must be less than the financial return, which means that the simulation of the exploration process is extremely relevant. In this work, the Burgers- and- Buckley-Leverett problems are studied seeking a two-phase displacement in porous media. The flow is considered incompressible and capillary effects are ignored. In order to analyze the problem, it was necessary to use the theory of conservation law in a spatial variable. Weak solutions, which can be understood as shock or rarefaction waves, are studied with the entropy condition, so that only the physically correct solutions are considered. Some classical numerical methods, which can be seen as conservative schemes of three points, are studied, among them the Lax-Friedrichs (LF) and Lax-Wendroff (LW) methods. A composite scheme, called LWLF-k, is tested using LF and LW methods, being respected the CFL condition, with satisfactory results. In order to validate the numerical schemes, we consider analytical solutions of the Burgers-and-Buckley-Leverett equations. Was also made a comparison with TVDs methods with flux limiters, obtaining satisfactory results. We emphasize that to the best of our knowledge, the LWLF-4 scheme has never been used to solve the Buckley-Leverett equation.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / O processo de recuperação secundária de petróleo é comumente realizado com a injeção de água ou gás no reservatório a fim de manter a pressão necessária para sua extração. Para que o investimento seja viável, os gastos com a extração precisam ser menores do que o retorno financeiro obtido com a produção de petróleo. Objetivando-se estudar possíveis cenários para o processo de exploração, costuma-se utilizar simulações dos processos de extração. As equações que modelam esse processo de recuperação são de caráter hiperbólico e não lineares, as quais podem ser interpretadas como Leis de Conservação, cujas soluções são complexas por suas naturezas descontínuas. Essas descontinuidades ou saltos são conhecidas como ondas de choque. Neste trabalho foi abordada uma análise matemática para os fenômenos oriundos de leis de conservação, para em seguida utilizá-la no entendimento do referido problema. Foram estudadas soluções fracas que, fisicamente, podem ser interpretadas como ondas de choque ou rarefação, então, para que fossem distinguidas as fisicamente admissíveis, foi considerado o princípio de entropia, nas suas diversas formas. As simulações foram realizadas nos âmbitos dos escoamentos bifásicos e trifásicos, em que os fluidos são imiscíveis e os efeitos gravitacionais e difusivos, devido à pressão capilar, foram desprezados. Inicialmente, foi feito um estudo comparativo de resoluções numéricas na captura de ondas de choque em escoamento bifásico água-óleo. Neste estudo destacam-se o método Composto LWLF-k, o esquema NonStandard e a introdução da nova função de renormalização para o esquema NonStandard, onde obteve resultados satisfatórios, principalmente em regiões onde a viscosidade do óleo é muito maior do que a viscosidade da água. No escoamento bidimensional, um novo método é proposto, partindo de uma generalização do esquema NonStandard unidimensional. Por fim, é feita uma adaptação dos métodos LWLF-4 e NonStandard para a simulação em escoamentos trifásicos em domínios unidimensional. O esquema NonStandard foi considerado mais eficiente nos problemas abordados, uma vez que sua versão bidimensional mostrou-se satisfatória na captura de ondas de choque em escoamentos bifásicos em meios porosos. / The process of secondary oil recovery is commonly accomplished by injecting water or gas into the reservoir to maintain the necessary pressure for their extraction. So that the investment is viable spending extraction must be smaller than the financial return to oil production. Aiming to study possible scenarios for the exploration process, it is customary to use simulations of extraction processes. The equations that model this process of recovery are hyperbolic and nonlinear, which can be interpreted as Conservation Laws , whose solutions are complex by their discontinuous nature . These discontinuities or jumps are known as shock waves. Due to this importance, this work will be discussed a mathematical analysis of the phenomena arising from conservation laws, to then use it in the understanding of this problem. Weak solutions that physically can be interpreted as shock waves or rarefaction, so that they might be distinguished physically admissible were studied, was considered the principle of entropy, in its various forms. The simulations were performed in the fields of two-phase and three-phase flow, in which the fluids are immiscible and gravitational and diffusive effects due to capillary pressure, were discarded. Initially a comparative study of numerical resolutions in the capture of shock waves in water-oil two-phase flow was made. This study highlights LWLF k Composite method and Nonstandard. Was also presented a new renormalization function for nonstandard scheme with satisfactory results, especially in regions where the oil viscosity is much higher than the viscosity of the water. In twodimensional flow, a new method will be presented. The same is a generalization of onedimensional nonstandard schema. Finally, the adaptation of nonstandard and LWLF-4 methods for simulating in three-phase one-dimensional flows. In general, the nonstandard scheme was considered the most efficient method in problems addressed, since its twodimensional version was satisfactory in capturing shock waves in two-phase flow in porous media.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / O processo de recuperação secundária de petróleo é comumente realizado com a injeção de água no reservatório a fim de manter a pressão necessária para sua extração. Para que o investimento seja viável, os gastos com a extração têm de ser menores do que o retorno financeiro obtido com o petróleo. Para tanto, tornam-se extremamente importantes as simulações dos processos de extração. Neste trabalho são estudados os problemas de Burgers e de Buckley-Leverett visando o escoamento imiscível água-óleo em meios porosos, onde o escoamento é incompressível e os efeitos difusivos (devido à pressão capilar) são desprezados. Com o objetivo de incorporar conhecimento matemático mais avançado, para em seguida utilizá-lo no entendimento do problema estudado, abordou-se com razoável profundidade a teoria das leis de conservação. Foram consideradas soluções fracas que, fisicamente, podem ser interpretadas como ondas de choque ou rarefações, então, para que fossem distinguidas as fisicamente admissíveis, foi utilizado o princípio de entropia, nas suas diversas formas. Inicialmente consideramos alguns exemplos clássicos de métodos numéricos para uma lei de conservação escalar, os quais podem ser vistos como esquemas conservativos de três pontos. Entre eles, o método de Lax-Friedrichs (LF) e o método de Lax-Wendroff (LW). Em seguida, um esquema composto foi testado, o qual inclui na sua formulação os métodos LF e LW (chamado de LWLF-4). Respeitando a condição CFL, foram obtidas soluções numéricas de todos os problemas tratados aqui. Com o objetivo de validar tais soluções, foram utilizadas soluções analíticas oriundas dos problemas de Burgers e Buckley- Leverett. Também foi feita uma comparação com os métodos do tipo TVDs com limitadores de fluxo, obtendo resultado satisfatório. Vale à pena ressaltar que o esquema LWLF-4, pelo que nos consta, nunca foi antes utilizado nas resoluções das equações de Burgers e Buckley- Leverett. / The secondary recovery of petroleum is usually performed with injection of water through an oil reservoir to keep the oil pressure for the exploration. In order to make the exploration profitable, the extraction cost must be less than the financial return, which means that the simulation of the exploration process is extremely relevant. In this work, the Burgers- and- Buckley-Leverett problems are studied seeking a two-phase displacement in porous media. The flow is considered incompressible and capillary effects are ignored. In order to analyze the problem, it was necessary to use the theory of conservation law in a spatial variable. Weak solutions, which can be understood as shock or rarefaction waves, are studied with the entropy condition, so that only the physically correct solutions are considered. Some classical numerical methods, which can be seen as conservative schemes of three points, are studied, among them the Lax-Friedrichs (LF) and Lax-Wendroff (LW) methods. A composite scheme, called LWLF-k, is tested using LF and LW methods, being respected the CFL condition, with satisfactory results. In order to validate the numerical schemes, we consider analytical solutions of the Burgers-and-Buckley-Leverett equations. Was also made a comparison with TVDs methods with flux limiters, obtaining satisfactory results. We emphasize that to the best of our knowledge, the LWLF-4 scheme has never been used to solve the Buckley-Leverett equation.