[en] LINEAR-PLATEAU INJECTION PROTOCOL FOR RADIAL DISPLACEMENT OF FLUIDS IN A HELE-SHAW CELL

[pt] PROTOCOLO DE INJEÇÃO LINEAR COM PLATÔ PARA DESLOCAMENTO RADIAL DE FLUIDOS EM UMA CÉLULA DE HELE-SHAW

[pt] ANNA LUIZA DE MORAES Y BLANCO DE MATTOS

[pt] CELULA DE HELE SHAW

[pt] METODO DE RECUPERACAO DE OLEO

[pt] INTERFACE

[pt] DEDO VISCOSO

[pt] ESTABILIDADE HIDRODINAMICA

[en] HELE SHAW CELL

[en] IMPROVED OIL RECOVERY METHOD

[en] INTERFACE

[en] SLIMY FINGER

[en] HYDRODYNAMIC STABILITY

[pt] Investigamos o deslocamento radial de um fluido viscoso no interior de uma célula de Hele-Shaw horizontal e de geometria circular, promovido pela injeção de um fluido menos viscoso no centro da célula. Comparamos como diferentes protocolos de injeção afetam a instabilidade da interface entre os dois f luidos e a eficiência de deslocamento do sistema. Tais protocolos de injeção são modelados como funções lineares com platô, que apresentam vazão de injeção inicial nula e aumentam essa vazão de injeção linearmente com o tempo, até atingirem um platô. Este valor constante emula a máxima vazão de injeção possível, em um sistema industrial de produção de óleo que utiliza a injeção de f luidos no reservatório como método de recuperação. As simulações numéricas que rastreiam a evolução dos dedos viscosos na interface são interrompidas quando esta atinge uma distância radial pré-definida, análoga à distância entre os poços injetor e produtor. Resultados mostram que vazões de injeção mais baixas tendem a gerar um número reduzido de dedos viscosos, de menores amplitudes, consequentemente levando a maiores eficiências de deslocamento. Isso permite que um volume maior do fluido menos viscoso seja injetado na célula, antes que a distância radial pré-definida seja atingida. Por outro lado, vazões de injeção mais baixas requerem maior tempo de injeção, o que se traduz em aumento dos custos operacionais em um cenário de campo. Assim sendo, apresentamos uma estratégia para otimizar o protocolo de injeção linear com platô, que maximiza o lucro, tendo como alvo o aumento da eficiência de deslocamento, mas também considerando a perda de tempo e o aumento dos custos operacionais relacionados a essa otimização.

[en] We investigate the radial displacement of a viscous fluid inside a horizontal circular Hele-Shaw cell, driven by the injection of a less viscous fluid at the center of the cell. We compare how different injection protocols affect the instability of the interface between the two fluids and the displacement efficiency of the system. Such injection protocols are modeled as linear-plateau functions of time, which start from a null injection rate, and increase this injection rate linearly in time, until it reaches a plateau. This constant value emulates the maximum possible injection rate in an industrial oil production system that utilizes fluid injection into the reservoir as an improved oil recovery method. The numerical simulations that track the evolution of viscous fingering in the interface stop when they reach a predetermined radial distance, analogous to the distance between the injection and production wells. Results show that lower injection rates tend to generate a reduced number of viscous fingers, which have smaller amplitudes, consequently leading to greater displacement efficiencies. This allows for more volume of the less viscous fluid to be injected into the cell, before the predetermined radius distance is reached. On the other hand, lower injection rates require longer injection times, which translates into additional operational costs in an oilfield operation. We therefore present a strategy to optimize the linear-plateau injection protocol that maximizes profit, aiming at an increase of displacement efficiency, while also considering the losses of time and related increases in operational costs.

RAFAEL MENEZES DE OLIVEIRA

EDUARDO OLÍMPIO RIBEIRO DIAS

GERALDO AFONSO SPINELLI MARTINS RIBEIRO

IGOR BRAGA DE PAULA

RAFAEL MENEZES DE OLIVEIRA

EDUARDO OLÍMPIO RIBEIRO DIAS

2025-09-08

2025-05-09

[pt] TEXTO

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PORTUGUÊS

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.72813