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Título: Escoamento em canal parcialmente poroso e fraturado
Autor(es): Andreatta, Luigi Vieira da Rocha
Orientador(es): Junqueira, Silvio Luiz de Mello
Palavras-chave: Modelos matemáticos
Escoamento
Modelos hidráulicos
Mathematical models
Runoff
Hydraulic models
Data do documento: 30-Nov-2011
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: ANDREATTA, Luigi Vieira da Rocha. Escoamento em canal parcialmente poroso e fraturado. 2011. 133 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2011.
Resumo: Os fenômenos de transporte relacionados a meios porosos têm despertado interesse em diversas áreas da engenharia. Particularmente nos processos de perfuração de reservatórios de óleo e gás, os escoamentos de fluidos acontecem com constante interação com uma formação porosa, que pode apresentar fraturas. As fraturas atuam como condutores hidráulicos, que podem favorecer o escoamento de fluido tanto do reservatório para o poço quanto do poço para a formação. Neste estudo, propõe-se o desenvolvimento de um modelo matemático e numérico para escoamento em canal parcialmente poroso e fraturado. O canal consiste em uma cavidade anular limitada internamente pela superfície externa da coluna de perfuração e externamente pelo meio poroso fraturado (poço), representado por um canal de placas paralelas. A solução das equações que modelam o problema (massa e quantidade de movimento), tanto para o meio fluido (Navier-Stokes), quanto para o meio poroso (Darcy-Brinkman-Forchheimer)é resolvida numericamente por um programa de CFD (dinâmica de fluidos computacional), através do Método dos Volumes Finitos. A influência dos parâmetros geométricos (razão de aspecto, espessura relativa da fratura, número de fraturas e distância relativa entre as fraturas) e hidráulicos (número de Reynolds, número de Darcy, porosidade e pressão de poros do reservatório) no comportamento do escoamento é investigada para um canal parcialmente poroso e fraturado, com foco nos perfis desenvolvidos de velocidade, nas linhas de corrente e vazão que deixa o canal através das fraturas.
Abstract: The transport phenomena related to porous media have aroused interest in several areas of engineering. Particularly in oil and gas reservoirs, the flows happen with constant interaction with a porous formation, that could be fractured. Fractures act as hydraulic conductors, forming regions with preferential flow. The existence of these drivers may favor the hydraulic fluid flow from the reservoir to both the drill string as the column for the formation. The fluid flow of the column to the formation may occur through the loss of drilling fluid through the fractures. This loss of fluid is undesirable because it is an expensive process and increases the cycle time of the drilling fluid. This study aims to develop a mathematical and numerical model to flow in partially porous and fractured media inside a channel. The channel consists of a ring cavity limited internally by the outer surface of the production column and externally by the fractured porous media. The solution of the equations that model the problem (mass and momentum) for both a fluid (Navier-Stokes), and for the porous medium (Darcy-Brinkman-Forchheimer) is solved numerically by a CFD program (computational fluid dynamics), through the Method Finite Volume. The geometric (aspect ratio, pressure through the fracture, relative thickness, number of fractures and the relative distance between fractures) and hydraulic parameters (Reynolds number, Darcy number and porosity) influence in the flow behavior is investigated for a partially and fractured channel, with focus in the velocity profiles, stream lines and the flow that leaves the channel through fractures.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10322
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