Solução do problema de Riemann descrevendo o deslocamento de espuma com adsorção aplicado à indústria de petróleo
DOI:
https://doi.org/10.5540/03.2026.012.01.0337Palabras clave:
Problema de Riemann, Meio Poroso, Leis de Conservação, EspumaResumen
Motivados pelo deslocamento de espuma em meios porosos com adsorção linear, estendemos trabalhos já existentes para o escoamento bifásico contendo um traçador ativo descrito por um sistema de leis de conservação não estritamente hiperbólico. Classificamos as soluções no plano de fase contendo todos os possíveis estados à esquerda e à direita conectados por uma sequência de ondas compatíveis. Destacamos que existem regiões de parâmetros onde mais de uma sequência de ondas compatíveis ocorre. Mostramos que o modelo implementado no CMG-STARS, descrevendo o deslocamento de espuma em meios porosos com adsorção, satisfaz as propriedades necessárias para aplicar a teoria desenvolvida. Apresentamos regiões de parâmetros onde o modelo do CMG-STARS possui uma falta de unicidade da solução no plano de fase, levando a uma perda de estabilidade estrutural. Mostramos também que este modelo é bem-posto no sentido de Hadamard, podendo apresentar oscilações devido à perda de estabilidade estrutural. Descrevemos o bando de surfactante como uma sequência de dois problemas de Riemann, determinamos cenários onde a espuma apresenta um melhor desempenho e avaliamos o impacto da adsorção.
Descargas
Citas
Computer Modeling Group (CMG). STARS Users Manual. CMG Ltd Calgary, 2019.
E. Ashoori, D. Marchesin e W. R. Rossen. “Stability Analysis of Uniform Equilibrium Foam States for EOR Processes”. Em: Transport in Porous Media 92.3 (2012), pp. 573–595. doi: 10.1007/s11242-011-9921-8.
T. Assis, M. Bispo, Y. Santa Cruz Cardenas, G. Fritis, A. Gutiérrez e G. Chapiro. “Traveling waves for in-situ combustion in porous media”. Em: Revista Mundi Engenharia, Tecnologia e Gestão 5 (2020).
R. H. Brooks e A. T. Corey. Hydraulic Properties of Porous Media. Colorado State University Hydrology Paper. Colorado State University, 1964.
S. E. Buckley e M. Leverett. “Mechanism of fluid displacement in sands”. Em: Transactions of the AIME 146.01 (1942), pp. 107–116.
I. Cantat, S. Cohen-Addad, F. Elias, F. Graner, R. Höhler, O. Pitois, F. Rouyer e A. Saint-Jalmes. Foams: structure and dynamics . OUP Oxford, 2013.
G. Chapiro, A. A. Mailybaev, A.J. Souza, D. Marchesin e J. Bruining. “Asymptotic approximation of long-time solution for low-temperature filtration combustion”. Em: Comput. Geosciences 16 (2012), pp. 799–808.
J. M. F. Façanha, L. F. Lopes, G. Fritis, P. Godoy, R. W. dos Santos, G. Chapiro e A. Perez-Gramatges. “Bubble-growth regime for confined foams: Comparison between N2-CO2/foam and CO2/foam stabilized by silica nanoparticles”. Em: Journal of Petroleum Science and Engineering 218 (2022), p. 111006.
G. Fritis. “Problema de Riemann para um sistema de leis de conservação não estritamente hiperbólico modelando o deslocamento de espuma”. Dissertação de mestrado. UFJF, 2023.
G. Fritis, L. Lozano e G. Chapiro. “Análise avançada de petróleo usando espumas através de novas ferramentas analíticas”. Em: Rio Oil & Gas Expo And Conference . 2022.
G. Fritis, P. Paz, L. Lozano e G. Chapiro. “On the Riemann problem for the foam displacement in porous media with linear adsorption”. Em: SIAM Journal on Applied Mathematics 84.2 (2024), pp. 581–601.
G. Fritis, P. Z. S. Paz e G. Chapiro. “Solution construction for a drainage process for a system modeling the foam flow with linear surfactant adsorption”. Em: XLIII CILAMCE . 2022.
F. Furtado. “Structural Stability of Nonlinear Waves for Conservation Laws”. Tese de doutorado. New York University, 1989.
E. L. Isaacson. Global solution of the Riemann problem for a non-strictly hyperbolic system of conservation laws arising in enhanced oil recovery . Rel. técn. Rockefeller University, 1981.
E. L. Isaacson e J. B. Temple. “Analysis of a singular hyperbolic system of conservation laws”. Em: Journal of Differential Equations 65.2 (1986), pp. 250–268.
T. Johansen e R. Winther. “The solution of the Riemann problem for a hyperbolic system of conservation laws modeling polymer flooding”. Em: SIAM Journal on Mathematical Analysis 19.3 (1988), pp. 541–566. doi : 10.1137/0519039 .
S. Kalam, S. A. Abu-Khamsin, M. S. Kamal e S. Patil. “Surfactant adsorption isotherms: A review”. Em: ACS omega 6.48 (2021), pp. 32342–32348.
S. I. Kam. “Improved mechanistic foam simulation with foam catastrophe theory”. Em: Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 318.1 (2008), pp. 62–77. issn : 0927–7757. doi : 10.1016/j.colsurfa.2007.12.017 .
L. Lake. Enhanced oil recovery . New Jersey: Prentice Hall, 1989.
S. Schecter, D. Marchesin e B. J. Plohr. “Structurally stable Riemann solutions”. Em: Journal of Differential Equations 126.2 (1996), pp. 303–354.