Dissertação
Solução do problema de Riemann para escoamento de água-óleo na presença de solvente em meio poroso.
Autor
Cárdenas, Jessica Yvonne Santa Cruz
Institución
Resumen
Solvent waterflooding was one of the first enhanced oil recovery methods in Petroleum Engineering. However, this method became economically less attractive as the solvent value increased. In the late 1970s, interest in recovery methods using solvents re-emerged due to rising oil prices and greater confidence in the recovery predictions. This prompted further studies on this topic. For example, Walsh and Lake 1989 modeled the displacement of oil by a miscible solvent in the presence of an immiscible aqueous phase. They presented a geometric solution of the corresponding Riemann problem based on the fractional flow theory without specifying the system of differential equations. The present work aims to study the system of conservation laws describing the same model as Walsh and Lake 1989. The Riemann problem was solved by classifying possible solutions according to the water saturation at the injection point. Three possibilities were found: (1) shock wave, (2) rarefaction wave, (3) composite waves. The shock wave was shown to be entropic. For this, it was proved the existence of the traveling-wave solution of the associated viscous problem connecting equilibria, corresponding to Riemann problem states, in the form of α- and ω-limits. All theoretical results were validated through numerical simulations. Na Engenharia do Petróleo, um dos primeiros métodos de recuperação avançada de petróleo foi o uso de solventes. Porém, este método tornou-se economicamente menos atraente à medida que o valor do solvente aumentava. No final dos anos 70, o interesse pelos métodos de recuperação usando solventes ressurgiu, devido ao aumento do preço do petróleo e à maior confiança na capacidade de estimar a recuperação. Isso motivou mais estudos sobre este tópico. Por exemplo, Walsh e Lake 1989 modelam o deslocamento de óleo por um solvente miscível na presença de uma fase aquosa imiscível. Eles apresentam uma solução geométrica do problema de Riemann correspondente baseada na teoria de fluxo fracionário sem especificar o sistema de equações diferenciais. O objetivo deste trabalho é estudar o sistema de leis de conservação descrevendo o mesmo modelo do trabalho Walsh e Lake 1989. Foi resolvido o problema de Riemann correspondente classificando as possíveis soluções de acordo com a saturação de água no ponto de injeção. Foram encontradas três possibilidades: (1) onda de choque, (2) onda de rarefação, (3) ondas compostas. Foi demonstrado que a onda de choque é entrópica. Para isso foi provado que a existência da solução na forma de ondas viajantes do problema viscoso associado conectando os equilíbrios correspondentes aos estados do problema de Riemann na forma de α- e ω-limites. Todos os resultados teóricos foram validados através de simulações numéricas.