[en] ANALYSE OF THE SIMILAR MORFOLOGICAL CHARACTERISTICS IN THE VISCOUS FINGERS

[pt] ANÁLISE DAS CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS SIMILARES NOS DEDOS VISCOSOS

[pt] PEDRO SOLEDADE DA CAMARA

[pt] ESCOAMENTO BIFASICO

[pt] DEDO VISCOSO

[pt] RECUPERACAO AVANCADA DE PETROLEO

[pt] CELULA DE HELE SHAW

[en] TWO PHASE FLOW

[en] SLIMY FINGER

[en] EOR

[en] HELE SHAW CELL

[pt] Este trabalho investiga a evolução morfológica dos dedos viscosos formados durante o fenômeno de instabilidade de Saffman-Taylor, que ocorre quando um fluido menos viscoso desloca outro mais viscoso em um meio poroso. Utilizando dados numéricos provenientes do método vortex-sheet aplicado a uma célula de Hele-Shaw em escoamento radial, analisam-se os mecanismos físicos que governam o crescimento e a forma dos dedos, bem como os efeitos dos parâmetros adimensionais que controlam a instabilidade. O estudo concentra-se especialmente no contraste viscoso e na tensão superficial efetiva, tendo como referência o artigo Similarity characteristics in the morphology of radial viscous fingers, publicado no Physics of Fluids, do qual sou coautor (OLIVEIRA et al., 2023). A partir dessa abordagem, investigase como esses parâmetros influenciam a quantidade, o comprimento, a amplitude e a estabilidade das estruturas interfaciais ao longo do tempo. A compreensão desses padrões é particularmente relevante para aplicações industriais, como processos de recuperação avançada de petróleo (EOR), nos quais a instabilidade reduz a eficiência de varrido. Os resultados obtidos reforçam que a interação entre viscosidade, tensão superficial e gradiente de pressão determina regimes morfológicos distintos e fornece subsídios importantes para a modelagem, o controle e a redução da instabilidade em aplicações reais.

[en] This work investigates the morphological evolution of viscous fingers formed during the Saffman-Taylor instability, which occurs when a less viscous fluid displaces a more viscous one in a porous medium. Using numerical data obtained from the vortexsheet method applied to a Hele-Shaw cell in radial flow, we analyze the physical mechanisms that govern the growth and shape of the fingers, as well as the effects of the dimensionless parameters that control the instability. The study focuses particularly on the viscosity contrast and the effective surface tension, using as a reference the article Similarity characteristics in the morphology of radial viscous fingers, published in the Physics of Fluids, of which I am a coauthor (OLIVEIRA et al., 2023). Based on this framework, we investigate how these parameters influence the number, length, amplitude, and stability of interfacial structures over time. The understanding of these patterns is particularly relevant for industrial applications, such as enhanced oil recovery (EOR) processes, in which the instability reduces sweep efficiency. The results obtained reinforce that the interaction among viscosity, surface tension, and pressure gradient determines distinct morphological regimes and provides important insights for modeling, controlling, and reducing instability in real applications.

RAFAEL MENEZES DE OLIVEIRA

2025-12-15

[pt] TEXTO

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.74552