https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/19600
Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
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christiandecastroferreira.pdf | PDF/A | 3.61 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
Clase: | Dissertação |
Título : | Estudo de ondas viajantes em um modelo de escoamento de espuma com partição de surfactante |
Autor(es): | Ferreira, Christian de Castro |
Orientador: | Chapiro, Grigori |
Co-orientador: | Guerrero, Luis Fernando Lozano |
Miembros Examinadores: | Vásquez, Andrés Julián Castrillón |
Miembros Examinadores: | Zavala, Rosmery Violeta Quispe |
Resumo: | A eficiência da recuperação avançada de petróleo (EOR) é frequentemente comprometida pela alta mobilidade dos gases injetados e pela heterogeneidade dos reservatórios, que favorecem fenômenos como fingering e segregação gravitacional. Nesse contexto, a utilização de espumas, formadas a partir da injeção de surfactantes, surge como uma alternativa promissora para aumentar a eficiência da varredura do reservatório. Contudo, quando o gás injetado é o CO2, a solubilidade parcial de certos surfactantes na fase gasosa pode afetar significativamente a dinâmica da espuma. Este trabalho é motivado pela necessidade de compreender o impacto da partição do surfactante entre as fases aquosa e gasosa na propagação da espuma em meios porosos. Para isso, é analisado um modelo simplificado de deslocamento de espuma composto pelas equações de balanço de massa da água e conservação do surfactante, com dado inicial do tipo Riemann. Supondo a existência de soluções do tipo onda viajante, as equações diferenciais parciais são reduzidas a um sistema de equações diferenciais ordinárias. A análise qualitativa desse sistema, fundamentada na teoria de sistemas dinâmicos e fluxo fracionário, permite localizar e classificar os pontos de equilíbrio no espaço de fase. A formulação considera efeitos como a pressão capilar, o fator de mobilidade da espuma e o coeficiente de partição do surfactante. O estudo contempla, ainda, a existência de órbitas heteroclínicas que conectam estados estáveis da solução. Os resultados teóricos são complementados por simulações numéricas que apresentam os perfis de ondas viajantes associados ao modelo. A análise mostra que um modelo que considera a partição do surfactante entre as fases pode apresentar diferentes estruturas de soluções, a depender da posição dos equilíbrios no espaço de fase. A presença de múltiplos pontos de equilíbrio e a natureza de suas classificações demonstram a complexidade do sistema e a sensibilidade das soluções a mudanças nas condições iniciais e nos parâmetros físicos. Tais achados contribuem para uma melhor compreensão dos mecanismos de controle de mobilidade em processos de EOR com espumas. |
Resumen : | The efficiency of enhanced oil recovery (EOR) is often compromised by the high mobility of injected gases and the heterogeneity of reservoirs, which favor phenomena such as fingering and gravitational segregation. In this context, the use of foams, generated through the injection of surfactants, emerges as a promising alternative to improve the sweep efficiency of the reservoir. However, when the injected gas is CO2, the partial solubility of certain surfactants in the gas phase can significantly affect foam dynamics. This work is motivated by the need to understand the impact of surfactant partitioning between aqueous and gas phases on foam propagation in porous media. To this end, a simplified model of foam displacement is analyzed, consisting of mass balance equations for water and surfactant conservation, with initial data of Riemann type. Assuming the existence of traveling wave solutions, the partial differential equations are reduced to a system of ordinary differential equations. The qualitative analysis of this system, based on dynamical systems theory and fractional flow, enables the identification and classification of equilibrium points in the phase space. The formulation incorporates effects such as capillary pressure, foam mobility factor, and surfactant partition coefficient. The study also explores the existence of heteroclinic orbits connecting stable states of the solution. The theoretical results are complemented by numerical simulations that present the traveling wave profiles associated with the model. The analysis shows that a model accounting for surfactant partitioning between phases can exhibit different solution structures, depending on the position of the equilibria in phase space. The presence of multiple equilibrium points and the nature of their classifications highlight the system’s complexity and the sensitivity of the solutions to changes in initial conditions and physical parameters. These findings contribute to a better understanding of mobility control mechanisms in EOR processes involving foams. |
Palabras clave : | Escoamento em meios porosos Espumas Partição do surfactante Ondas viajantes Porous media flow Foams Surfactant partitioning Traveling waves |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editorial : | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
Sigla de la Instituición: | UFJF |
Departamento: | ICE – Instituto de Ciências Exatas |
Programa: | Mestrado Acadêmico em Matemática |
Clase de Acesso: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
Licenças Creative Commons: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ |
URI : | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/19600 |
Fecha de publicación : | 19-ago-2025 |
Aparece en las colecciones: | Mestrado Acadêmico em Matemática (Dissertações) |
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