https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/16293
File | Description | Size | Format | |
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andresjuliancastrillonvasquez.pdf | 3.71 MB | Adobe PDF | View/Open |
Type: | Tese |
Title: | The traveling wavefront for foam flow in multilayered porous media |
Author: | Vásquez, Andrés Julián Castrillón |
First Advisor: | Chapiro, Grigori |
Co-Advisor: | Guerrero, Luis Fernando Lozano |
Referee Member: | Souza, Aparecido Jesuino de |
Referee Member: | Grajales, Juan Carlos Muñoz |
Referee Member: | Santos, Rodrigo Weber dos |
Referee Member: | Paz, Pavel Zenon Sejas |
Resumo: | Este trabalho propõe o estudo de um sistema de equações diferenciais parciais (balanço de massa e transporte de espuma) que descreve o fenômeno de transporte de espuma em meios porosos estratificados. O problema é abordado em formas unidimensionais e bidimensionais. Utilizamos o modelo cinético linear e uma versão simplificada do modelo de equilíbrio de população de bolhas para investigar o transporte de espuma em ambos os casos. Primeiro, estudamos o fluxo de espuma em um sistema de duas camadas usando o modelo cinético linear. A troca de massa entre as camadas é estimada a partir de resultados numéricos e analíticos. Variando tanto a permeabilidade absoluta quanto a porosidade do meio em ambas as camadas, exploramos como a troca de massa entre as camadas muda, marcando o primeiro estudo analítico do fenômeno de fluxo cruzado no processo de injeção de espuma. É conhecida a existência de um problema significativo de “viscous fingering” e de caminhos preferenciais em várias aplicações de espuma em meios fraturados. Especificamente, devido à alta permeabilidade da fratura, quando gás é injetado, ele tende a se mover muito mais rapidamente pela fratura, afetando a varredura uniforme do meio. Sabe-se que a injeção de espuma ajuda a reduzir a mobilidade do gás, melhorando assim a uniformidade da varredura. Neste trabalho, abordamos esse problema em meios fraturados. Para fazer isso, implementamos um modelo de n camadas, o que nos permite estudar soluções de ondas viajantes em meios fraturados, tratando-o como um meio com três camadas, onde a fratura é identificada como a camada intermediária com maior permeabilidade e menor espessura. |
Abstract: | This work proposes the study of a system of partial differential equations (mass balance and foam transport) describing the phenomenon of foam transport in stratified porous media. The problem is approached in one-dimensional and two-dimensional forms. We use the linear kinetic model and a simplified version of the bubble population equilibrium model to investigate foam transport in both cases. First, we study foam flow in a two-layer system using the linear kinetic model. The mass exchange between layers is estimated from numerical and analytical results. By varying both the absolute permeability and porosity of the medium in both layers, we explore how mass exchange between the layers changes, marking the first analytical study of the crossflow phenomenon in the foam injection process. The existence of a significant problem of “viscous fingering” and preferential pathways is well-known in various applications of foam in fractured media. Specifically, due to the high permeability of the fracture, when gas is injected, it tends to move much faster through the fracture, affecting the uniform sweep of the medium. It is known that foam injection helps reduce gas mobility, thereby improving sweep uniformity. In this work, we address this issue in fractured media. To do so, we implement an n-layer model, allowing us to study traveling wave solutions in fractured media, treating it as a medium with three layers, where the fracture is identified as the intermediate layer with higher permeability and thinner thickness. |
Keywords: | Meios porosos em camadas Ondas viajantes Problema de riemann Layered porous media Traveling wave Riemann problem |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA |
Language: | eng |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
Institution Initials: | UFJF |
Department: | ICE – Instituto de Ciências Exatas |
Program: | Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional |
Access Type: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
Creative Commons License: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ |
DOI: | https://doi.org/10.34019/ufjf/te/2023/00122 |
URI: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/16293 |
Issue Date: | 24-Nov-2023 |
Appears in Collections: | Doutorado em Modelagem Computacional (Teses) |
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