Modelagem matemática e computacional do processo de reinjeção de água produzida em reservatórios de petróleo

dc.contributor.advisorLima, Sidarta Araújo de
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7285935215651168pt_BR
dc.contributor.authorAssunção, Brunna Karla de Morais Souza
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/6826569527056669pt_BR
dc.contributor.referees1Santos, Adriano dos
dc.contributor.referees2Fernando, Honório Joaquim
dc.contributor.referees3Radtke, Luiz Carlos
dc.date.accessioned2025-04-07T23:15:17Z
dc.date.available2025-04-07T23:15:17Z
dc.date.issued2025-02-26
dc.description.abstractProduced water reinjection is a process used in oil reservoirs, consisting of reinjecting the water produced during oil production. However, this technique can be a!ected by reactive phenomena such as adsorption and mechanical retention. These phenomena may cause formation damage, leading to injectivity loss and, consequently, negatively impacting oil production curves. Given this, it is essential to develop mathematical and computational models that accurately describe the processes governing particle injection in porous media. In this context, the mathematical modeling developed in this dissertation aims to derive a system of partial di!erential equations that govern the hydrodynamics and particle transport in an oil reservoir. The hydrodynamics are governed by the total mass balance of the fluid phases, along with the total Darcy’s law, while particle transport is described by the advective-dispersive-reactive transport equation. The reactive nature of particle transport is modeled using kinetic laws expressed through ordinary di!erential equations. Regarding computational modeling, the hydrodynamics are discretized using the dual mixed finite element method, while the movement of the fluid phases is approximated using the explicit Central-Upwind finite volume method. For the discretization of the particle transport equation, we employ a predictor-corrector algorithm, which, due to the nature of the di!usive term, allows the equation to be numerically solved using the two aforementioned methods. The implemented computational simulator was validated against analytical solutions to assess its accuracy. The obtained numerical results demonstrate that the simulator can accurately and stably quantify the produced water reinjection process in oil reservoirs. Finally, the computational model is applied to a more realistic scenario, considering a quarter of a five-spot domain.pt_BR
dc.description.resumoA reinjeção de água produzida é um processo utilizado em reservatórios de petróleo e consiste em reinjetar a água produzida durante o processo de produção. No entanto, essa técnica pode ser afetada por fenômenos reativos como adsorção e retenção mecânica. Tais fenômenos podem ocasionar um dano à formação, causando perda de injetividade e consequentemente desfavorecendo as curvas de produção do óleo. Diante disso, é pertinente deduzir modelos matemáticos e computacionais que descrevam com precisão os processos que governam a injeção de partículas em meios porosos. Neste contexto, a modelagem matemática desenvolvida nesta dissertação consiste em obter um sistema de equações diferenciais parciais que governam a hidrodinâmica e o transporte de partículas em reservatório de petróleo. A hidrodinâmica é governada pelo balanço de massa total das fases fluidas, juntamente com a lei de Darcy total, enquanto o transporte da partícula é regido pela equação de transporte em regime advectivo-dispersivo-reativo. A natureza reativa do transporte de partículas é modelada por leis de cinética expressas por equações diferenciais ordinárias. No que diz respeito à modelagem computacional, a hidrodinâmica é discretizada utilizando o método dos elementos finitos mistos dual, enquanto o movimento das fases fluidas é aproximado pelo método dos volumes finitos explícito Central-Upwind. Para a discretização da equação do transporte de partículas, empregamos um algoritmo preditor-corretor, o qual, devido à particularidade do termo difusivo, permite que a equação seja resolvida numericamente utilizando os dois métodos mencionados anteriormente. O simulador computacional implementado foi confrontado com soluções analíticas com o objetivo de realizar testes de acurácia. Os resultados numéricos obtidos demonstram que o simulador é capaz de quantificar com acurácia e estabilidade o processo de reinjeção de água produzida em reservatórios de petróleo. Finalmente, o modelo computacional é aplicado em um cenário mais realista considerando um domínio de um quarto de five-spot.pt_BR
dc.identifier.citationASSUNCAO, Brunna Karla de Morais Souza. Modelagem matemática e computacional do processo de reinjeção de água produzida em reservatórios de petróleo. Orientador: Dr. Sidarta Araújo de Lima. 2025. 94f. Dissertação (Mestrado em Matemática Aplicada e Estatística) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/63405
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM MATEMÁTICA APLICADA E ESTATÍSTICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectModelagem matemáticapt_BR
dc.subjectModelagem computacionalpt_BR
dc.subjectMétodo de elementos finitospt_BR
dc.subjectMétodo dos volumes finitospt_BR
dc.subjectReinjeção de água produzidapt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICApt_BR
dc.titleModelagem matemática e computacional do processo de reinjeção de água produzida em reservatórios de petróleopt_BR
dc.typemasterThesispt_BR

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