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Type: Dissertação
Title: Quantificação de incertezas do campo de permeabilidade através da expansão de Karhunen-Loève na recuperação avançada de petróleo utilizando injeção de espuma
Author: Santos, Berilo de Oliveira
First Advisor: Rocha, Bernardo Martins
Co-Advisor: Santos, Rodrigo Weber dos
Co-Advisor: Chapiro, Grigori
Referee Member: Igreja, Iury Higor Aguiar da
Referee Member: Borges, Márcio Rentes
Resumo: Um método para recuperação avançada de petróleo (EOR, do inglês enhanced oil recovery) que vem sendo muito estudado é a injeção de espuma no meio poroso, por possibilitar uma varredura mais uniforme do reservatório. Nesse sentido, modelos matemáticos têm sido amplamente utilizados para realizar previsões e estudos de como otimizar a produção. Logo, é importante estudar e entender claramente a influência de cada parâmetro do modelo matemático sobre o escoamento. Muitas características dos fluidos devem ser levadas em consideração, mas, além disso, a influência da heterogeneidade e das incertezas do campo de permeabilidade absoluta desempenham importante papel no escoamento e no desempenho da espuma. O objetivo do trabalho é realizar a Quantificação de Incertezas (UQ, do inglês uncertainty quantification) e a Análise de Sensibilidade (SA, do inglês sensitivity analysis) de Quantidades de Interesse (QoIs, do inglês quantities of interest) relevantes para a compreensão e estudo da EOR em casos de escoamento com espumas e considerando incertezas do campo de permeabilidade absoluta, a fim de entender como essas podem ser atenuadas pela presença da espuma. Para alcançar isso, foi usada a expansão Karhunen-Loève na introdução de incertezas no campo de permeabilidade e a técnica de expansão em Caos Polinomial (PCE, do inglês polynomial chaos expansion) na criação emuladores de modelos de escoamento bifásico água-gás com presença de espuma para conduzir os estudos de forma eficiente, devido ao alto custo computacional dos modelos matemáticos envolvidos. Dentro desse contexto, a SA através do cálculo dos índices de Sobol poderá ser realizada de forma adequada através dos emuladores. Os resultados da quantificação de incertezas corroboram a capacidade da espuma em atenuar os efeitos da heterogeneidade do meio poroso, reduzir as variações e aumentar a eficiência do processo. Foi observado que a espuma mais forte explorada contribuiu para um retardamento do breakthrough e para reduzir as incertezas dos resultados. Os emuladores baseados na PCE demonstraram ser eficazes na previsão dos resultados, com métricas satisfatórias.
Abstract: A method for enhanced oil recovery (EOR) that has been extensively studied is the injection of foam into the porous medium, as it allows for a more uniform sweep of the reservoir. In this context, mathematical models have been widely used to make predictions and studies on how to optimize production. Therefore, it is important to study and clearly understand the influence of each parameter of the mathematical model on the flow. Many characteristics of fluids must be taken into consideration, but in addition, the influence of heterogeneity and uncertainties in the absolute permeability field play an important role in flow and foam performance. The objective of the work is to carry out Uncertainty Quantification (UQ) and Sensitivity Analysis (SA) of Quantities of Interest (QoIs) relevant to the understanding and study of EOR in cases of foam flow and considering uncertainties in the permeability field, in order to understand how these can be mitigated by the presence of foam. To achieve this, the Karhunen-Loève expansion was used to introduce uncertainties in the permeability field and the Polynomial Chaos expansion (PCE) technique was used to create emulators of two-phase water-gas flow models with the presence of foam to conduct the studies efficiently, due to the high computational cost of the mathematical models involved. mathematicians involved. Within this context, SA through the calculation of Sobol indices can be carried out appropriately through emulators. The uncertainty quantification results corroborate the foam’s ability to mitigate the effects of the heterogeneity of the porous medium, reduce variations and increase process efficiency. It was observed that the stronger foam explored contributed to a delay in breakthrough and to reduce the uncertainties of the results. Emulators based on PCE have proven to be effective in predicting results, with satisfactory metrics.
Keywords: Permeabilidade absoluta
Espuma
Meios porosos
Análise de sensibilidade
Propagação de incertezas
Absolute permeability
Foam
Porous media
Sensitivity analysis
Uncertainty quantification
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Language: por
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/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/16719
Issue Date: 28-Mar-2024
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