Simulação de escoamentos bifásicos água-óleo tridimensionais não-isotérmicos em reservatórios de petróleo
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Data de Publicação: | 2022 |
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Tipo de documento: | Tese |
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Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ |
Texto Completo: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18869 |
Resumo: | 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. |
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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.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.Submitted by Pâmela CTC/E (pamela.flegr@uerj.br) on 2023-01-12T18:09:17Z No. of bitstreams: 1 Tese - Juan Diego dos Santos Heringer - 2022 - completo.pdf: 3092061 bytes, checksum: cbe748fa6f47ac34124e87cf1f8a75c4 (MD5)Made available in DSpace on 2023-01-12T18:09:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese - Juan Diego dos Santos Heringer - 2022 - completo.pdf: 3092061 bytes, checksum: cbe748fa6f47ac34124e87cf1f8a75c4 (MD5) Previous issue date: 2022-09-12Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro - FAPERJapplication/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Modelagem ComputacionalUERJBrasilCentro de Tecnologia e Ciências::Instituto PolitécnicoTwo-phase flowNon-isothermal flowPorous mediaEnhanced thermal recovery methodsReservoir simulationEscoamento bifásicoEscoamento não-isotérmicoMeios porososMétodos avançados de recuperação térmicaSimulação de reservatóriosMétodos de simulaçãoReservatóriosENGENHARIASSimulação de escoamentos bifásicos água-óleo tridimensionais não-isotérmicos em reservatórios de petróleoSimulation of non-isothermal three-dimensional water-oil two-phase flows in oil reservoirsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALTese - Juan Diego dos Santos Heringer - 2022 - completo.pdfTese - Juan Diego dos Santos Heringer - 2022 - completo.pdfapplication/pdf3092061http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/18869/2/Tese+-+Juan+Diego+dos+Santos+Heringer+-+2022+-+completo.pdfcbe748fa6f47ac34124e87cf1f8a75c4MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82123http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/18869/1/license.txte5502652da718045d7fcd832b79fca29MD511/188692024-02-27 15:26:37.048oai:www.bdtd.uerj.br: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T18:26:37Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false |
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