Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-06-05T21:59:56Z No. of bitstreams: 1 GlenOliveiraMartinJunior_DISSERT.pdf: 4637902 bytes, checksum: 14d00f87ce12276fabf401d8ecbcf252 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-06-11T21:26:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 GlenOliveiraMartinJunior_DISSERT.pdf: 4637902 bytes, checksum: 14d00f87ce12276fabf401d8ecbcf252 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-11T21:26:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GlenOliveiraMartinJunior_DISSERT.pdf: 4637902 bytes, checksum: 14d00f87ce12276fabf401d8ecbcf252 (MD5) Previous issue date: 2018-03-05 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Os óleos pesados são mais difíceis de serem extraídos, necessitando da aplicação de métodos especiais de recuperação para possibilitar sua produção. A recuperação desse tipo de óleo pode ser incrementada por intermédio de processos térmicos, que consistem basicamente em aumentar a temperatura, reduzindo a viscosidade do óleo e melhorando o seu escoamento. O processo de Drenagem Gravitacional Assistida por Vapor, SAGD (do inglês “Steam-Assisted Gravity Drainage”), é um método já conhecido, provado e utilizado com sucesso em campos ao redor do mundo. A Combustão In-Situ é outro método térmico bastante consolidado. Buscando aperfeiçoar o SAGD, unindo as vantagens deste com os da Combustão In-Situ, foi proposto um novo método denominado “SAGDOX” (do inglês “Steam-Assisted Gravity Drainage with OXygen addition”), patenteado pela Nexen Inc., em 2013. O SAGDOX consiste basicamente em utilizar a estrutura de poços do SAGD, e injetar ar através de um poço injetor vertical, a fim de melhorar a recuperação do óleo. O método está atualmente em estágio de desenvolvimento, com experimentos laboratoriais e em testes de modelos físicos, não contando ainda com testes em campo ou poços-piloto. Nesse trabalho foi realizado um estudo paramétrico do processo SAGDOX aplicado a um reservatório homogêneo contendo óleo pesado, com características do nordeste brasileiro. Os experimentos foram realizados através do simulador computacional STARS, da Computer Modelling Group, considerando-se um tempo de projeto de 20 anos. Foi realizado um planejamento experimental e analisada a produção acumulada de óleo quando submetido a diferentes valores para os seguintes parâmetros operacionais: vazão de injeção de vapor, vazão de injeção de ar, distância entre os poços horizontais, distância do poço injetor de ar e completação do poço injetor de ar. A análise de sensibilidade indicou que todos os parâmetros foram estatisticamente significativos, com a distância entre os poços horizontais sendo o parâmetro mais influente. Injetar oxigênio puro, ao invés de ar, resultou em maiores fatores de recuperação (FR) para os casos analisados. O processo SAGDOX atingiu menores fatores de recuperação quando comparado ao SAGD tradicional, mas mostrou poder antecipar a produção de óleo. / Heavy oil is more difficult to be extracted, it requires the application of enhanced oil recovery (EOR) processes in order to be produced. The recovery of this type of oil can be improved by thermal processes, that consist in elevating the temperature, causing oil viscosity reduction, allowing it to flow better. The Steam-Assisted Gravity Drainage (SAGD) is a well-known method, proved and successfully used around the world. In-situ combustion is another thermal process well consolidated. In order to improve SAGD performance, In-Situ combustion advantages were mixed with SAGD’s, proposing a new process called Steam-Assisted Gravity Drainage with Oxygen addition (SAGDOX), by Nexen Inc., in 2013. SAGDOX basically consists in using the wells structure of SAGD, and add a vertical air injector well, aiming to increase oil recovery. The process is in development stage, with laboratory experimentation and physical model tests, with no field testing or pilots yet. In this paper, it was developed a parametric study of SAGDOX process applied to a heavy oil reservoir, with characteristics from Northeast Region of Brazil. Experiments were conducted using STARS software, a thermal reservoir simulator by Computer Modelling Group, and the project total time was considered 20 years. Experiments were planned using Design of Experiments, and cumulative oil production was analyzed for different values for the following operational parameters: steam injection rate, air injection rate, distance between horizontal wells, distance of air injection well and air injector well completion. Sensibility analysis indicated that all parameters were statistically significant, being the distance between horizontal wells the most influent parameter. Further results indicated that is better to inject pure oxygen, instead of air, leading to higher oil recovery factors. The SAGDOX process reached lower oil recovery factors when compared to traditional SAGD but showed that it can anticipate oil production.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-04-07T18:12:16Z No. of bitstreams: 1 tese_Yoisell-Rodriguez-Nunez[versao-final].pdf: 18140163 bytes, checksum: c8fa79a9fb3973c70ccce56923608a18 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-04-07T18:12:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tese_Yoisell-Rodriguez-Nunez[versao-final].pdf: 18140163 bytes, checksum: c8fa79a9fb3973c70ccce56923608a18 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-07T18:12:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_Yoisell-Rodriguez-Nunez[versao-final].pdf: 18140163 bytes, checksum: c8fa79a9fb3973c70ccce56923608a18 (MD5) Previous issue date: 2014-09-04 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) / Fundação de Apoio ao Desenvolvimento da Computação Científica (FACC) / The numerical simulation of incompressible miscible displacements in porous media has obtained significant progress in the last decades being an useful tool in several areas of interest. In particular, in the oil industry the use of numerical simulation allows to obtain qualitative and quantitative data that may provide a better understanding of the physical and chemical processes that occur, for example, in petroleum reservoirs. The system of partial differential equations governing miscible displacement consists of an elliptic subsystem stemming from conservation of mass, Darcy’s law and a transport equation expressing the conservation of the injected fluid (concentration). Although the concentration is the variable of greatest interest, the calculation of the velocity field requires special attention since it is responsible for transporting the mixture and, therefore, its production. Besides, it has a strong influence on the stability and accuracy of the transport equation when we are dealing with adverse mobility ratios, that is, the solvent is less viscous than the resident oil. These facts motivate us to seek for an efficient and accurate numerical method for the calculation of the velocity field (Darcy’s system) in order to reduce inaccuracies in calculating the concentration. In this thesis we propose a Stabilized Dual Hybrid Mixed (SDHM) method to approximate the Darcy subsystem. It is shown that this methodology is stable with usual finite element approximations, such as Lagrangian polynomial approximations, where all variables can be interpolated by equal-order functions. Furthermore, the SDHM method is conservative with appropriate parameters choices, and more accurate and robust when compared to the Galerkin method and postprocessing techniques. In order to verify the efficiency of the SDHM method, computer simulations are presented for the recovery processes of reservoirs for patterns flow problems in homogeneous and heterogeneous porous media, such as tracer injection and continuous injection. The SDHM method is employed together with a combination of the SUPG method in the spatial discretization, and an implicit finite difference scheme in the time for the concentration approximation of the transport equation. To verify the proposed methodology a semi-analytical approach is also employed which combines the SDHM approximation for velocity field with the concentration calculated analytically by the streamline method. The results obtained with the proposed formulation showed to be efficient, accurate and free of spurious oscillations even for highly heterogeneous scenarios, where we consider random permeability and adverse mobility ratios. / A simulação numérica de deslocamentos miscíveis incompressíveis em meios porosos obteve avanços significativos nas últimas décadas, sendo uma ferramenta útil em várias áreas de interesse. Em particular, na indústria do petróleo, a utilização de simulação numérica permite obter dados qualitativos e quantitativos que podem proporcionar uma melhor compreensão dos processos físicos e químicos que ocorrem, por exemplo, em reservatórios de petróleo. O sistema de equações diferenciais parciais que regem o deslocamento miscível consiste em um subsistema elíptico, decorrente de conservação de massa, a lei Darcy, e uma equação de transporte, que expressa a conservação do fluido injetado(concentração). Embora a concentração é a variável de maior interesse, o cálculo do campo de velocidade requer uma atenção especial, uma vez que é responsável pelo transporte da mistura e, por conseguinte, a produção da mesma. Além disso,o campo de velocidades tem uma forte influência sobre a estabilidade e a precisão da equação de transporte quando estamos lidando com razões de mobilidade adversas. Esses fatos nos motivam a procurar um método numérico eficiente e preciso para o cálculo do campo de velocidade (subsistema de Darcy), a fim de reduzir as viii imprecisões no cálculo da concentração. Nesta tese propomos um método Misto Híbrido Dual Estabilizado (MHDE) para aproximar o subsistema de Darcy. Mostra-se que essa metodologia é estável com aproximações de elementos finitos usuais, tais como aproximações polinomiais de Lagrange, onde todas as variáveis podem ser interpoladas por funções de igual ordem. Além disso, o método MHDE é conservativo, para escolhas adequadas dos parâmetros de estabilização, e mais preciso e robusto em comparação ao método de Galerkin e técnicas de pós-processamento. Com o intuito de verificar a eficiência do método MHDE, são apresentadas simulações computacionais para os processos de recuperação de reservatórios, para problemas padrões de escoamentos em meios porosos homogêneos e heterogêneos, tais como: injeção de traçadores e injeção continua. É empregado o método MHDE juntamente com uma combinação do método SUPG, na discretização espacial, e um esquema implícito de diferenças finitas no tempo, para a aproximação da concentração da equação de transporte. Outra abordagem, denominada semianalítica,utilizada na validação da metodologia proposta, consiste na combinação do campo de velocidades obtidos pelo método MHDE com a concentração calculada analiticamente pelo método das linhas de fluxo. Os resultados obtidos com a formulação proposta mostram-se eficientes, acurados e livres de oscilações espúrias até para os cenários altamente heterogêneos, onde consideramos permeabilidades aleatórias e razões de mobilidades adversas.