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Tipo do documento: Tese
Título: Simulação de escoamentos bifásicos água-óleo tridimensionais não-isotérmicos em reservatórios de petróleo
Título(s) alternativo(s): Simulation of non-isothermal three-dimensional water-oil two-phase flows in oil reservoirs
Autor: Heringer, Juan Diego dos Santos 
Primeiro orientador: Souto, Helio Pedro Amaral
Segundo orientador: Souza, Grazione de
Primeiro membro da banca: Francisco, Alexandre Santos
Segundo membro da banca: Knupp, Diego Campos
Terceiro membro da banca: Souza, Fabrício Simeoni de
Quarto membro da banca: Borges, Marcio Rentes
Resumo: Este trabalho trata da simulação numérica de escoamentos bifásicos não-isotérmicos em reservatórios de petróleo. Especificamente, foca-se no problema da recuperação de óleo pesado mediante o aquecimento do reservatório, visando a uma diminuição da sua viscosidade e ao aumento da sua mobilidade. Energia é transferida ao reservatório mediante a injeção de um fluido aquecido ou por meio de um poço aquecedor estático. Considera-se o escoamento bifásico água-óleo e as equações diferenciais parciais governantes são escritas em termos da pressão da fase não-molhante (óeo), da saturação da fase molhante (água) e da temperatura média do reservatório, sem se assumir a hipótese do equilíbrio térmico local. O Método dos Volumes Finitos foi escolhido para discretizar as equações governantes, resultando em equações algébricas que foram linearizadas via o método de Picard. Uma decomposição de operadores também é utilizada de modo que as equações discretizadas linearizadas são resolvidas sequencialmente para a obtenção da pressão, saturação e temperatura média. Os subsistemas de equações algébricas são resolvidos pelos métodos dos Gradientes Conjugados Precondicionado (pressão) e do Gradiente Biconjugado Estabilizado Precondicionado (saturação e temperatura). Após a validação dos resultados numéricos, simulações foram realizadas prevendo a injeção de água aquecida em um reservatório com geometria do tipo Slab e realizada uma análise de sensibilidade. Em se tratando da produção em um reservatório com um arranjo de poços injetores e produtores do tipo Five-spot, uma análise qualitativa foi empreendida e, além da injeção do fluido aquecido, simulou-se o escoamento na presença de um poço aquecedor estático. Os resultados demonstraram a pertinência dos modelos físico-matemáticos e das metodologias empregadas, além de comprovar o impacto positivo que o aquecimento do reservatório tem na recuperação de óleos pesados.
Abstract: This work addresses the numerical simulation of non-isothermal two-phase flows in oil reservoirs. Specifically, it deals with the problem of recovering heavy oil by heating the reservoir, aiming to reduce its viscosity and increase its mobility. Energy is transfer red to the reservoir by the injection of heated fluid or static heating well. We consider a two-phase water-oil flow, and we write the governing partial differential equations in terms of the non-wetting phase pressure (oil), the wetting phase saturation (water) and the average reservoir temperature without assuming the hypothesis of the local thermal equilibrium. We choose the Finite Volume Method to discretize the governing equations, leading to algebraic equation which are linearized via the Picard method. We also use an operator splitting, and the linearized discretized equations are solved sequentially to obtain pressure, saturation, and average temperature. We solve the algebraic equation subsystems using Preconditioned Conjugate Gradient (pressure) and Preconditioned Sta bilized Biconjugate Gradient (saturation and temperature) methods. After validating the numerical results, we performed simulations predicting the injection of heated water into a reservoir with a Slab geometry and a sensitivity analysis. In the case of production in a reservoir with an arrangement of injection and production wells of the Five-spot type, we undertook a qualitative analysis. Besides the injection of the heated fluid, we simulated the flow in the presence of a well static heater. The results demonstrated the relevance of the physical-mathematical models and the methodologies applied. Further, they also showed the positive impact that the heating of the reservoir has on the recovery of heavy oils.
Palavras-chave: Two-phase flow
Non-isothermal flow
Porous media
Enhanced thermal recovery methods
Reservoir simulation
Escoamento bifásico
Escoamento não-isotérmico
Meios porosos
Métodos avançados de recuperação térmica
Simulação de reservatórios
Métodos de simulação
Reservatórios
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico
Programa: Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
Citação: HERINGER, Juan Diego dos Santos. Simulação de escoamentos bifásicos água-óleo tridimensionais não-isotérmicos em reservatórios de petróleo. 2022. 109 f. Tese (Doutorado em Modelagem Computacional) - Instituto Politécnico, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2022 .
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18869
Data de defesa: 12-Set-2022
Aparece nas coleções:Doutorado em Modelagem Computacional

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