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[en] RHEOLOGICAL CHARACTERIZATION OF WATER-OIL EMULSIONS / [pt] CARACTERIZAÇÃO REOLÓGICA DE EMULSÕES DE ÁGUA EM ÓLEO

CARLA NUNES DE OLIVEIRA NICOLEIT 08 July 2015 (has links)
[pt] As emulsões se formam naturalmente nos reservatórios e durante a exploração do petróleo. A presença de agentes tensoativos, principalmente nos óleos pesados, ajuda na sua estabilização. A alta viscosidade dos óleos pesados gera uma maior dificuldade da sua exploração, e por isso o conhecimento da emulsão formada com esse óleo reduz seu custo de produção. O tipo de emulsão formada, o tamanho de gota e sua distribuição afetam o comportamento reológico da emulsão. Neste trabalho, emulsões foram criadas a partir de um óleo sintético newtoniano de viscosidade próxima à de um óleo pesado. A água utilizada na formação das emulsões era deionizada e com diferentes surfactantes. As características reológicas das emulsões foram medidas. Em sua maioria as caracterizações reológicas foram feitas a 10 graus Celcius, através de testes oscilatórios de pequena amplitude, testes de escoamento permanente, e testes de fluência. Todas as emulsões eram de água em óleo, formadas com 80 por cento de óleo. O tamanho das gotas de água era da ordem de 10 microns. As emulsões apresentaram comportamento elástico-dominante no regime viscoelástico linear. Os resultados dos testes de regime permanente mostraram que a viscosidade das emulsões é bem descrita pelo modelo de Herschel-Bulkley. Foram feitos testes de regime permanente também a 4 graus Celcius, para investigar a influência da temperatura na viscosidade, mas nenhuma mudança significativa foi observada. Finalmente, testes de fluência foram feitos com o objetivo de determinar a tensão limite de escoamento das emulsões. / [en] Emulsions are formed naturally in the reservoirs and during oil exploration, and the surfactants primarily present in heavy oil, helps its stabilization. The high viscosity of heavy oil generates greater difficulty on the operation, so the knowledge of the emulsion formed with this kind of oil reduces its cost of production. The type of emulsion formed, the droplet size and its distribution affect the rheology of the emulsion. in this work, emulsions were created with a Newtonian synthetic oil whose viscosity is close to the one of a heavy oil. The water employed in the emulsion preparation was deionized and contained different surfactants. Rheological characterizations were performed at 10 degrees Celcius in most cases, and included small-amplitude oscillatory tests, steady-state flow tests and creep tests. All emulsions were oil-in-water, and were composed of 80 per cent of oil. The water droplet size was about 10 microns. The emulsions exhibited a predominantly elastic behavior in the linear viscoelastic regime. The steady-state flow test results showed that the emulsions possess tests and the results showed that the emulsion viscosity is well described by the Herschel-Bulkley model. Some tests were also done at 4 degrees Celcius, to investigate the influence of temperature on viscosity, but no significant change was found. Finally, creep tests were performed to determine the yield stress of the emulsions.
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[en] INJECTIVITY AND STABILITY OF OIL-IN-WATER EMULSIONS WITH LIPOPHILIC NATURAL SURFACTANTS / [pt] INJETIVIDADE E ESTABILIDADE DE EMULSÕES ÓLEO EM ÁGUA COM SURFACTANTES NATURAIS OLEOSOS

ALANDMARA ROSA DIONIZIO LEONCIO 27 April 2020 (has links)
[pt] Emulsões estáveis de óleo-em-água (O/A) e água-em-óleo (A/O) são criadas em diferentes processos de produção de óleo devido à presença de tensoativos naturais, tais como asfaltenos, resinas, ácidos orgânicos solúveis em óleo, sólidos e ceras. Um filme interfacial é formado causando interações químicas entre os surfactantes e outras espécies na fase aquosa. Este trabalho tem como objetivo estudar a formação e estabilidade de emulsões estabilizadas por um ácido graxo como um surfactante natural, sob condições ambientes e de alta pressão, bem como seu comportamento de fluxo através de testes de injetividade em arenitos. Para este fim, o estudo da estabilidade da emulsão e análise de reologia interfacial foram realizadas através da avaliação da distribuição do tamanho de gotas e do módulo viscoelástico da interface em função da concentração de surfactante, composição aquosa e condições de fluxo. Nos testes reológicos, os resultados mostraram que a presença do ácido graxo na fase oleosa promoveu redução na tensão interfacial óleo-água e módulo elástico maior que o módulo viscoso, evidenciando importante atividade superficial. Todas as emulsões formadas com uma solução alcalina sem sais foram estáveis sob condições ambientes. Durante a injeção de emulsão em fluxo monofásico, o controle da mobilidade da água foi observado através da redução da permeabilidade absoluta como uma função forte da distribuição do tamanho da gota da emulsão e do número de capilaridade. / [en] Stable oil-in-water (O/W) and water-in-oil (W/O) emulsions are created in different processes of oil production due to the presence of natural crude oil surfactants, such as asphaltenes, resins, oil-soluble organic acids, solids, and waxes. An interfacial film is formed causing chemical interactions between the surfactants and other species in the water phase. This work aims to study the formation and stability of emulsions stabilized by a fatty acid as natural surfactant, under ambient and high-pressure conditions, and their flow behavior through injectivity tests in sandstones. To this end, study of emulsion stability and interfacial rheology analysis were performed by evaluating the droplet size distribution and interfacial viscoelastic modulus as a function of the surfactant concentration, aqueous composition, and flow conditions. In the rheological tests, results showed that the presence of the fatty acid in the oil phase promoted a reduction in the oil-water interfacial tension and elastic modulus larger than the viscous modulus, evidencing important surface activity. All emulsions formed with an alkaline solution without salts were stable under ambient conditions. During emulsion injection in single-phase flow, water mobility control was observed through the reduction of the absolute permeability as a strong function of emulsion drop size distribution and capillary number.
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[en] EMULSION GENERATION DURING OIL PRODUCTION / [pt] GERAÇÃO DE EMULSÕES DURANTE A PRODUÇÃO DE PETRÓLEO

TERESA JULIET PENA BASTIDAS 14 February 2008 (has links)
[pt] A presença de emulsões durante a produção de óleo causa vários problemas e traz desafios tecnológicos a serem vencidos, já que afeta a produtividade dos poços, a elevação artificial, o tempo de vida dos equipamentos e o processo de separação do óleo produzido. Existe incerteza em relação à origem das emulsões geradas durante a produção de petróleo, podendo resultar do escoamento no meio poroso, do fluxo turbulento no fundo do poço, nas bombas, ou nas instalações de superfície. Este trabalho é focado na geração de emulsões no meio poroso e em alguns aspectos das emulsões produzidas em escoamentos turbulentos. Emulsões podem ser formadas no escoamento bifásico em um meio poroso através de diversos mecanismos. A quebra de gotas da fase não molhante durante a passagem por uma garganta é um dos mecanismos mais importantes. Este fenômeno foi estudado em detalhe através da visualização do escoamento de grandes gotas de óleo suspensas em água através de uma garganta de poro. Foi obtido o mapeamento numa única curva das condições que levam à quebra de gota dentro de um capilar com garganta. Os resultados obtidos determinam as condições nas quais o processo de emulsificação ocorre em um meio poroso. O estudo de geração de emulsões no escoamento turbulento foi focado no estudo do tipo de emulsão (distribuição de tamanho de gotas e fase externa) obtida através de mistura de óleo e água em um misturador, em função da concentração e propriedades das fases. Especial atenção é dada às condições necessárias para a inversão da fase externa e formação de água livre. Os resultados obtidos permitem conhecer a influência das propriedades e concentração das fases no tipo de emulsão produzida, alem de proporcionar ferramentas que permitem o monitoramento remoto da morfologia das emulsões que escoam em algum ponto específico dos processos de produção, desde o fundo de poço até as instalações de superfície. / [en] Emulsion formation during oil production may take place in the flow inside the reservoir or in the two-phase flow down hole in production wells, and through pipelines and valves in surface facilities. Emulsions can cause a number of operational problems such as tripping of equipment in gas-oil separations plants and high pressure drops in flow lines. Flow conditions responsible for generation of emulsions present at the surface, going from porous media, turbulence down hole, through pumps, or in surface facilities, are uncertain, and their effects on the drop size, are not well understood. The present work is focused on emulsion generation inside reservoirs and in some aspects of the produced emulsions in turbulent flow. Emulsions can be formed in the two-phase flow inside a porous media by different mechanism. Snap-off of the non-wetting phase drops as there flow through pore throats is one of these mechanisms. This phenomenon is analyzed in this work by visualizing the flow of large oil drops suspended in water through a glass micro-capillary with a constriction. The conditions at which the snap-off occurs were mapped as a function of the operating parameters. The results define the conditions at which emulsification by snap-off occurs inside a porous media. Study of emulsion formation in a turbulent flow was focused on the characteristics of the produced emulsion (external phase and diameter size distribution) as a function of the phase concentration and properties. Conditions for emulsion inversion were analyzed as a function of the phases properties and concentration. The results can be used to estimate the state of emulsification as a function of process conditions at different locations, from the reservoir to the surface facilities.
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[pt] ANÁLISE EXPERIMENTAL DO ESCOAMENTO DE EMULSÕES ÓLEO EM ÁGUA ATRAVÉS DE MICRO-CAPILARES COM GARGANTA / [en] EXPERIMENTAL ANALYSIS OF THE OIL-IN-WATER EMULSION FLOW THROUGH CONSTRICTED MICRO-CAPILLARIES

OSWALDO ÁNGEL FRANCISCO ROBLES CASTILLO 05 July 2011 (has links)
[pt] No método de injeção de água, o óleo no reservatório é varrido até os poços produtores através de frentes de deslocamento não uniformes, deixando óleo estagnado em grandes regiões do reservatório. Frentes uniformes de deslocamento e uma melhor varredura do reservatório podem ser obtidas diminuindo a razão de mobilidade entre a água e o óleo. Normalmente, esta diminuição é feita através da modificação da razão de viscosidade entre ambas as fases. No método de injeção de emulsões, o controle da mobilidade é alcançado bloqueando os poros ou caminhos gerados pela água com gotas da fase dispersa com diâmetro da mesma ordem ou maior do que o tamanho de poro. A aplicação de emulsões no controle da mobilidade e o efeito do bloqueio de poro podem ser desenvolvidos mediante a análise de diferentes regimes de escoamento de emulsões em meios porosos. Neste trabalho, o estudo do escoamento de emulsões em meios porosos foi realizado mediante duas abordagens experimentais utilizando um micro-capilar com garganta para modelar uma garganta conectando dois poros adjacentes. Na primeira abordagem experimental, quantificou-se a queda de pressão para diferentes vazões com emulsões de três tamanhos de gota e duas concentrações de óleo em dois capilares diferentes. Os resultados confirmam que a razão entre o diâmetro da garganta do capilar e o tamanho de gota influencia fortemente a relação vazão-queda de pressão. Os resultados mostram que, para baixos números de capilaridade, o escoamento de emulsões é dominado por efeitos capilares e leva a uma diminuição da mobilidade local. Na segunda montagem experimental, o sistema de micro-velocimetria por imagem de partículas ou u-PIV foi utilizado para medir campos de velocidade do escoamento através de micro-capilares com garganta. Resoluções espaciais da ordem de 20um foram obtidas para o campo de velocidade calculado pela média amostral de vários campos instantâneos de velocidade. Os resultados experimentais da relação vazão-queda de pressão e os campos de velocidade obtidos mediante o u-PIV representam informação de grande valor para o desenvolvimento de modelos de redes de capilares no estudo do escoamento de emulsões em meios porosos. / [en] During water injection, oil is swept through the reservoir to production wells by non-uniform displacement fronts originating large areas of entrapped oil in the reservoir. Uniform displacement fronts and better reservoir sweep can be achieved by improving the mobility ratio between water and oil. Usually, mobility ratio is reduced by changing the viscosity ratio between both phases. When injecting emulsions, mobility control is achieved by blocking water paths with dispersed phase drops with diameter of the same order of magnitude of the pore throats size. The application of emulsions as mobility control agents and the pore blocking effect may be developed by analyzing different flow regimes of emulsions through porous media. In the analysis presented here, two experimental setups were used using a constricted quartz capillary to represent a pore throat that connects two adjacent pore bodies to study the flow of emulsions in the pore scale. In the first experiment, pressure drop was measured at different imposed volumetric flow rates for three oil drop size emulsions at two oil concentrations and two different quartz capillaries. The results show that the ratio between the capillary constriction diameter and the oil drop size has a strong influence on the flow rate-pressure drop relation. Experimental results also indicate that the emulsion flow dominated by capillary effects (low capillary number) leads to a decrease of local mobility. In the second experiment, a microscopic particle image velocimetry (u-PIV) system was used to measure velocity fields of the flow of emulsion through a constricted micro-capillary. Ensemble-average was used in order to obtain resolution in the order of 20 um. The flow rate-pressure drop relation results and the u-PIV velocity fields of the emulsion flow through a constricted micro-capillary represent invaluable information that can be used in the development of a capillary network model to study the flow of emulsions through porous media.
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Efeito da introdução do grupo dodecila no poli(etilenoimina) na associação com surfactantes e na estabilização de emulsões óleo em água

Fontana, Klaiani Bez 25 October 2012 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Químicas e Matemáticas, Programa de Pós-graduação em Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T07:22:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 278166.pdf: 1373398 bytes, checksum: a3a9fe1b768766179f695e6a4d518f9f (MD5) / As emulsões possuem grande importância e são amplamente utilizadas na indústria. Esse fato impulsiona em grande parte a investigação básica para compreender a origem da instabilidade e os métodos para impedir a sua desestabilização. Neste contexto, esse trabalho tem como objetivo avaliar a influência da modificação hidrofóbica do emulsificante poli(etilenoimina) (PEI) sobre a estabilização de emulsões óleo em água. A modificação hidrofóbica do PEI foi realizada com a introdução de cadeias n-alquilicas na sua estrutura. Os derivados foram caracterizados através das técnicas de RMN 1H e fluorescência, sendo estes identificados com dois diferentes graus de substituição 10% (PEI_D10) e ~ 30% (PEI_D30) e suas interações com surfactantes foram realizadas a fim de avaliar as suas características hidrofóbicas. A estabilidade das emulsões preparadas com diferentes concentrações dos polímeros (PEI, PEI_D10 e PEI_D30) foram avaliadas através da evolução do diâmetro médio e do potencial zeta durante quatro meses. Técnicas de microscopia (TEM e Cryo-TEM) e espalhamento de luz (SLS e DLS) foram utilizadas para caracterização. Os resultados mostraram que as emulsões monodispersas e estáveis foram obtidas quando foi utilizado o PEI_D10 e PEI_D30 como emulsificantes, enquanto o PEI não modificado resulta em emulsões com diâmetros na ordem de micrometros e gotas altamente polidispersas.
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[en] EMULSION FORMATION IN MULTI PHASE FLOW OF OIL AND WATER IN POROUS MEDIA / [pt] FORMAÇÃO DE EMULSÕES NO ESCOAMENTO MULTIFÁSICO DE ÓLEO E ÁGUA EM MEIOS POROSOS

ANA CECILIA MIRANDA RODRIGUEZ 20 May 2019 (has links)
[pt] O petróleo raramente é produzido puro, na maioria das vezes ele é produzido junto com água, podendo assumir a forma de emulsão. A formação de emulsões durante a produção de petróleo é altamente problemática para o escoamento e processamento do óleo, causando problemas de garantia de escoamento e aumentando o custo de separação das fases. Esse processo de emulsificação começa no interior do reservatório, no escoamento de água e óleo pelo meio poroso e continua no escoamento bifásico no poço, no fluxo turbulento nas bombas, válvulas e nas instalações de superfície. Existe incerteza em relação às condições que favorecem a emulsificação dentro dos reservatórios. Este trabalho é focado na formação de emulsões no fluxo multifásico de óleo e água em meios porosos. Um estudo experimental foi desenvolvido para analisar o efeito das variáveis do processo e das características do meio poroso e dos fluidos, na morfologia das emulsões formadas. Água e óleo foram injetados como fases separadas num meio poroso formado por micro-esferas de vidro. Os fluidos produzidos foram coletados e analisados para determinar o tipo de emulsão produzida e suas características morfológicas. Os resultados dos experimentos mostraram que a morfologia das emulsões depende principalmente das condições operacionais nas quais os fluidos são produzidos. O tamanho das gotas da fase dispersa diminui com o aumento da vazão total e aumenta com o incremento da razão de vazão água-óleo. Constatou-se também que as características do meio poroso são determinantes nas características físicas das emulsões. Um meio poroso de maior permeabilidade levou à produção de emulsões com distribuições de tamanho de gota mais dispersas e maior diâmetro médio de massa. Nesse meio poroso observou-se também em algumas condições, produção simultânea de emulsões a/o e o/a, enquanto num meio poroso de menor permeabilidade ocorreu inversão total das fases. Depois da inversão foi comum a presença de emulsões múltiplas. / [en] Crude oil is rarely produced alone. Usually it is produced together with water in the form of emulsion. Emulsion formation during oil production is extremely problematic in terms of flow characteristics and further processing of the produced fluids. It can cause flow assurance problems and increase the cost of phase separation. The emulsification process starts inside the reservoir with the flow of oil and water through the porous media and continues in the multi phase flow inside the well, the turbulent flow through valves, pumps and in surface facilities. There are still uncertainties related to the conditions that promote emulsification inside the reservoirs. This dissertation is focused in the emulsion formation in multi phase flow of oil and water in porous media. An experimental study was carried out to analyze the effects of process variables and properties of the fluids and porous media in the morphology of the emulsions formed. Water and oil were injected as separate phases into a porous media formed of glass micro spheres. The produced fluids were collected and analyzed to determine the type of emulsion and its morphological characteristics. The results of the experiments indicate that the morphology of the emulsions depends strongly on the operational conditions in which the fluids are produced. Emulsion drop sizes decrease at higher total flow rates and increase as the water-oil ratio falls. It was also established that the characteristics of the porous media have a strong effect on the morphology of emulsions. The use of a porous media with higher permeability resulted in the production of emulsions with broader droplet size distributions and larger mass medium diameters. Simultaneous production of w/o and o/w emulsions was observed in that porous media, while only total phase inversion was observed in a less permeable porous media. Multiple emulsions were common after total phase inversion.
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[pt] EFEITO DA REOLOGIA INTERFACIAL NA ESTABILIDADE DE EMULSÕES ÁGUA-ÓLEO / [en] EFFECT OF INTERFACIAL RHEOLOGY ON THE STABILITY OF WATER-OIL EMULSION

TALITA COFFLER BOTTI BRAZ 29 September 2022 (has links)
[pt] Inúmeros estudos têm sido realizados para melhor entender a formação e estabilidade de emulsões. Em algumas situações, é desejável ter emulsões estáveis; em outros, a separação de fases por coalescência de gotas é benéfica. Em ambos os casos, é importante entender os mecanismos associados ao processo de coalescência. O presente trabalho investiga a relação entre as propriedades reológicas das interfaces óleo-água e o tempo de drenagem de um filme fino de óleo entre duas gotas aquosas. A tensão interfacial e a reologia dilatacional interfacial foram medidas usando a análise axissimétrica da forma da gota. Foram avaliadas diferentes concentrações de um tensoativo não iônico (Span 80) dissolvido em óleo mineral (Primol 352). Os resultados indicam uma relação direta entre as propriedades da estrutura formada na interface óleo-água e a ausência de coalescência das gotas. Para concentrações de surfactante abaixo da concentração micelar crítica (CMC), a interface é fracamente elástica (fluid-like) e o processo de coalescência sempre ocorre; o tempo de drenagem não está relacionado ao tempo de envelhecimento da interface. Para concentrações de surfactante acima da CMC, os módulos elástico e viscoso mostraram mudanças significativas com o envelhecimento, levando à formação de um filme sólido na interface, impedindo a coalescência entre as gotas. Usamos experimentos de coalescência gota/gota para avaliar o efeito da reologia interfacial na dinâmica de coalescência. Para entender melhor o fenômeno da não coalescência, estudamos microscopicamente a estrutura do filme interfacial e observamos o aparecimento de pequenas gotas de água formadas na interface através de emulsificação espontânea. Descobrimos que a taxa de surgimento dessas microgotículas está diretamente relacionada à concentração de surfactante. À medida que a concentração de surfactante aumenta, mais rápido ocorre o processo de emulsificação espontânea, o que confirma os resultados obtidos com a reologia interfacial. Finalmente, um novo método para promover a desestabilização da emulsão impondo uma perturbação do filme interfacial pelo escoamento das gotas através de capilares constritos é proposto e testado. / [en] Several studies have been conducted to understand emulsions formation and stability. In some situations, it is desirable to have stable emulsions; in others, phase separation through drop coalescence is beneficial. In both cases, it is important to understand the mechanisms associated to the coalescence process. The present work investigates the relationship between rheological properties of oil-water interfaces and the drainage time of a thin oil film between two aqueous drops. Interfacial tension and dilatational rheology were measured using the axisymmetric drop shape analysis. We evaluated different concentrations of a nonionic surfactant (Span 80) dissolved in mineral oil (Primol 352) phase. The results indicate a direct relationship between the properties of the structure formed at the oil-water interface and the absence of droplet coalescence. For low surfactant concentrations, below the critical micelle concentration (CMC), the interface is weakly elastic (fluid-like) and the coalescence process always occurs; the draining time is not to related to the aging time of the interface. For surfactant concentrations above CMC, the elastic and viscous moduli showed significant changes with aging leading to the formation of a solid-like film at the interface preventing further coalescence. We used a drop/drop coalescence experiments to evaluate the effect of interfacial rheology on the coalescence dynamics. To better understand the phenomenon of non-coalescence, we study the structure of interfacial film microscopically and observe the appearance of small water droplets formed at the interface by spontaneous emulsification. We found that the emergence rate of these microdroplets is directly related to the surfactant concentration. As the surfactant concentration increases, faster the spontaneous emulsification process occurs, which confirms the results obtained with the interfacial rheology. Finally, a new method to promote emulsion destabilization by imposing a perturbation of the interfacial film by flowing the drops through constricted capillaries is proposed and tested.
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[en] FLOW OF OIL DROPS THROUGH MICRO CAPILLARIES / [pt] ESCOAMENTO DE GOTAS DE ÓLEO ATRAVÉS DE MICRO CAPILARES

JOSE ANGEL FLORIAN GUTIERREZ 12 January 2015 (has links)
[pt] Estudos recentes mostram que a injeção de emulsões óleo-água pode levar a uma melhor varredura do reservatório e reduzir consideravelmente a saturação residual de óleo em processos de recuperação avançada. Estes efeitos estão diretamente ligados ao comportamento do escoamento de gotas de óleos suspensas em água através das gargantas de poros. Desta forma, a otimização do processo de injeção e da formulação da emulsão com o objetivo de aumentar o volume de óleo recuperado requer por um melhor entendimento do escoamento na escala de poros. Este trabalho apresenta um estudo do escoamento de gotas de óleos suspensa em água através de micro canais de seção reta constante e através de uma garganta, que são usados como modelos do espaço poroso. O campo de velocidade da fase contínua e a velocidade da gota de óleo foi determinado através da técnica de velocimetria por imagem de partículas em escala micrométrica (Micro-PIV) para diferentes tamanhos de gotas e geometria do capilar e garganta. Os resultados obtidos mostram a variação do padrão do escoamento devido a presença da gotas de óleo e fornecem importantes informações de como gotas de óleo mudam a mobilidade do fluido injetado quando o mesmo escoa através de poros com gargantas menores do que tamanho das gotas. / [en] Recent studies show that oil-water emulsion injection may lead to a better reservoir sweep and reduce residual oil saturation in enhanced oil recovery processes. These effects are directly linked to the flow behavior of oil drops suspended in water through the pore throats of a porous material. Therefore, the optimization of the injection process and of the emulsion properties with the goal to increase the volume of oil displaced requires a better understanding of the emulsion flow in the pore scale. This work presents an analysis of the flow of oil drops suspended in water through micro channels with constant cross-section area and with a throat, that are used as a model for the pore scale. The velocity field of the continuous phase and the drop velocity are obtained using the micro particle image velocimetry techniques (Micro-PIV) for different drop sizes and micro channel geometries. The results show the changes in the flow pattern due to the presence of oil drops and yield important information on how oil drops reduce the mobility of the injected liquid when it flows through pore throats smaller than the drop size.
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[en] NUMERICAL SIMULATIONLATION OF ALTERNATING WATER-EMULSION INJECTION AS AN ENHANCED OIL RECOVERY PROCESS / [pt] SIMULAÇÃO DA INJEÇÃO ALTERNADA ÁGUA-EMUSÃO COMO PROCESSO DE RECUPERAÇÃO AVANÇADA DE PETRÓLEO

JOSIE RODRIGUES FERRAO QUINTELLA 04 October 2012 (has links)
[pt] A injeção de emulsão óleo-água vem sendo estudada como método de recuperação avançada, levando a um incremento no volume de óleo recuperando através de um controle de mobilidade do fluido injetado e aumento da eficiência de deslocamento de deslocamento do óleo. A aplicação deste ,étodo requer o entendimento do escoamento tanto na escala de poros como na escala de reservatórios. Neste trabalho, o efeito de emulsão no escoamento bifásico é modelado através de curvas de permeabilidades relativas que variam com a concentração de gotas da fase dispersa da emulsão. Estas curvas descrevem dois fenômenos físicos observados nestes escoamentos, o controle de mobilidade, representado pela diminuição da permeabilidade relativa da fase aquosa devido à presença de gostas, e a melhora na eficiência de deslocamento, representada pela diminuição da saturação residual da fase oleosa. O modelo proposto foi implementado em um simulador comercial (STARS-CMG) em uma geometria bi-dimensional com dois poços verticais ( injetor e produtor). A produção de óleo durante o processo de injeção alterada de água/ emulsão/ água é estudado em diversas condições do escoamento com o objetivo de analisar separadamente o mecanismo de controle de mobilidade e da melhoria do deslocamento no processo, determinando as condições ótimas de operações. Os resultados obtidos mostram que a injeção de emulsão óleo-água pode representar uma importante alternativa na produção de óleo como processo de recuperação avançada. / [en] Emulsion injection has been studied as an enhanced oil recovery method, leading to an increase on the recovered oil volume by mobility control of injected fluid and increase of oil displacement efficiency. The use of this method requires understanding the flow both in pore and reservoir scales. The effect of emulsion on the two phase flow is modeled by using relative permeability curves that vary with the concentration of the dispersed phase of the emulsion. Those curves describe two physical phenomena observed on these flows: control of mobility, represented by a lower relative permeability of the aqueous phase due to the presence of droplets and improved displacement efficiency, represented by the decrease in the residual oil saturation. The proposed model was implemented in a commercial simulator (STARS-CMG) in a two-dimensional geometry with two vertical wells (injector and producer). The oil production during alternate injection of water/emulsion/water process is studied with several flows condition with the purpose to analyze separately the effect of mobility control and improvement of the oil displacement in the process and finding the optimum operating conditions. The results obtained show that the oil-water emulsion injection can represent an important alternative in oil production as an enhanced oil recovery method.
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[en] DROPLET BREAK-UP IN A FLOW THROUGH AN ORIFICE / [pt] QUEBRA DE GOTA NO ESCOAMENTO ATRAVÉS DE UM ORIFÍCIO

SERGIO PAULO GOMES PINHO 13 March 2015 (has links)
[pt] Na indústria do petróleo, durante a produção de um campo, é muito utilizada a injeção da água do mar para manutenção da pressão do reservatório. Com a injeção, há o aumento da fração de água no fluido produzido formando assim uma emulsão com uma determinada distribuição do tamanho de gotas. No sistema de produção, esta mistura sofre variações de pressão e temperatura que impactam na distribuição do tamanho de gotas da emulsão. As mudanças mais significativas nestes parâmetros ocorrem nos chokes instalados na chegada à planta de processo. O conhecimento desta distribuição é importante, pois influencia diretamente no dimensionamento dos separadores que serão instalados na plataforma, no caso offshore. O parâmetro considerado como o que melhor descrevia o processo de quebra de gotas era a potência dissipada no orifício. Nos experimentos desenvolvidos para avaliar a quebra de gotas nos chokes, foi observado que este termo possuía algumas limitações e um novo ajuste foi proposto para atender aos valores medidos. Nos testes foram utilizados dois tipos de óleos e diferentes orifícios que geraram os dados necessários para elaborar uma nova abordagem, onde a queda de pressão medida apresentou a melhor relação com os diâmetros das gotas após o orifício. Posteriormente, o efeito da viscosidade foi adicionado para que houvesse uma relação válida para ambos os óleos utilizados, tornando assim o modelo de quebra mais abrangente. / [en] In the oil industry, during an oilfield development, the sea water injection is largely used to maintain the reservoir pressure. As a result of this injection, there is the increase of the water fraction in the produced fluid, forming an emulsion with a determined droplet size distribution. In the production system, this mixture flows under different conditions of pressure and temperature that impact the emulsion droplet size distribution. The most meaningful changes of these conditions occur in the chokes that are installed at the process plant arrival. The knowledge of the droplet size distribution is important, because it impacts the sizing of the separators that will be installed at the platform, in an offshore scenario. The parameter that was considered as the most appropriate to describe the droplet break-up process was the energy dissipation rate. During the experiments performed to evaluate the droplet break-up in the chokes, it was observed that this parameter had some limitations and a new adjustment was proposed to fit with the measured values. In the tests, two oils with different viscosities were used while varying orifices characteristics to obtain the needed data to elaborate a new approach. Thus, it was found that the measured pressure drop through the restriction presented the best relation with the droplets diameters measured downstream the orifice. After this, the effect of the oil viscosity was also added to the model so to create a correlation valid for both tested oils. In this way, the break-up model proposed would be more complete and useful for different conditions.

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