Made available in DSpace on 2018-08-01T23:29:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10249_Rômulo Fieni Fejoli.pdf: 7948045 bytes, checksum: 8967ae4538f0ddca168c3e5552421697 (MD5) Previous issue date: 2016-07-13 / Neste trabalho, é investigada a dinâmica interfacial de uma gota de óleo em água que flui através de um capilar reto e com garganta com geometria axial. O problema bidimensional, transiente, de fluidos newtonianos incompressíveis, bifásico, com forças de inércia pequenas, representa de forma simplificada, o que ocorre no reservatório de petróleo na escala microscópica durante a mobilização das gotas de óleo. A solução numérica do problema com interface é obtida pelo acoplamento dos métodos VOF (Volume of Fluid) e Level-set. Os resultados mostram que a dinâmica do processo do escoamento da gota de óleo, principalmente em capilares com garganta, provoca uma redução de mobilidade do escoamento, traduzido pelo parâmetro fator de bloqueio, o qual é influenciado pelos parâmetros adimensionais: número de capilaridade, razão de viscosidades e razões de diâmetros (da gota e do capilar). Obteve-se uma correlação destes parâmetros com o fator de bloqueio, em que seu valor decai para valores abaixo de um, com o aumento da razão de viscosidade e do tamanho da gota, e também uma pequena sensibilidade com a diminuição do número de capilaridade. De uma forma geral, a gota de óleo se deforma em maior ou menor grau em resposta aos parâmetros adimensionais, apresentando maior deformação com a diminuição da razão de viscosidades e do número de capilaridade. A presença da garganta aumenta significativamente a pressão assim como a velocidade de escoamento na garganta. Todas as simulações foram realizadas no software comercial ANSYS® Fluent® por meio de um longo processo de aprendizagem que permitiu adquirir conhecimentos importantes para este trabalho.

[pt] Soluções poliméricas diluídas podem ser usadas na indústria de Óleo e Gás para injeção em reservatórios de petróleo como agentes de controle de mobilidade em técnicas de recuperação avançada de óleo, com o objetivo de aumentar o fator de recuperação do campo e postergar a indesejada alta taxa de produção de água. No entanto, o fenômeno macroscópico esperado, aumento da eficiência de varrido, é influenciado diretamente por fatores microscópicos que ocorrem na escala de poro. Devido às suas grandes cadeias moleculares, ao avançar através do meio poroso, soluções poliméricas de alto peso molecular dificultam o avanço da água alterando a razão de mobilidades água/óleo. Porém, o estudo de escoamento de soluções poliméricas ainda é um desafio devido ao comportamento não Newtoniano da relação vazão x diferença de pressão e à sensibilidade a diversos fatores como: tipo de polímero utilizado, concentração, razão de viscosidades, temperatura, salinidade e taxa de cisalhamento. O presente trabalho analisa a implementação de dois modelos constitutivos, Oldroyd-B e FENE-CR, aplicados ao método de solução de elementos finitos, EF, utilizando a formulação dos resíduos ponderados de Galerkin para modelar o escoamento de soluções poliméricas diluídas através de capilares com constrição e entender os fenômenos viscosos e elásticos envolvidos. Os resultados obtidos fornecem uma descrição mais detalhada da aplicação dos modelos testados e do escoamento de soluções poliméricas diluídas em gargantas de poros. / [en] Diluted polymeric solutions can be used in Oil & Gas industry for reservoir injection as mobility control agents in enhanced oil recovery technics, which goal is to increase the oil field recovery factor and postpone the high water production rates. However, the macroscopic expected phenomena, increase of the areal sweep, is directly influenced by microscopic factors that occurs at the pore scale. Due to their huge molecular chains, by advancing through the porous media, high molecular weight polymer solutions hinder the water flow changing the water/oil mobility ratio. Nevertheless, the comprehension of polymeric solutions flow is still a great challenge due to the Non-Newtonian behavior of the flow rate x pressure gradient relation and the sensibility to several variables such as: type of polymer used, concentration, viscosity ratio, temperature, salinity and shear rate. The present work analyzes the implementation of two constitutive models, Oldroyd-B and FENE-CR, coupled with the Finite Element method using the Galerkin weighted residual formulation to model the flow of diluted polymeric solutions through constricted capillaries and understand the viscous and elastic phenomena involved. The obtained results provide a more detailed portrait of the constitutive models and the flow of diluted polymeric solutions through pore throats.