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MODELAGEM COMPUTACIONAL DA INJEÇÃO DE DIÓXIDO DE CARBONO EM MEIOS POROSOS

COMPUTATIONAL MODELING OF THE INJECTION OF CARBON DIOXIDE IN POROUS MEDIA

Sica, Luiz Umberto Rodrigues;

Artigo Completo:

Apresentamos uma metodologia numérica localmente conservativa para a simulação computacional do esco- amento bifásico (água e CO2) com absorção de massa entre as fases fluidas e reação da fase CO2 com a rocha em um reservatório homogêneo. Este problema é modelado por um sistema de equações diferenciais parciais basicamente composto por um subsistema parabólico para a determinação do campo de velocidades e duas equações hiperbólicas não lineares para o transporte das fases que escoam (equações da saturação e da concentração). Do ponto de vista numérico, utilizaremos a técnica de decomposição de operadores a fim de tratar apropriadamente a escala de tempo de cada fenômeno físico. Propomos a aplicação de um método de elementos finitos localmente conservativo para a velocidade da mistura e um método de volumes finitos não oscilatório de alta ordem baseado em esquemas centrais para as equações hiperbólicas não lineares que governam a saturação e a concentração das fases. Além disso, trataremos numericamente o fluxo de massa entre as fases fluidas, ou seja, a dissolução do CO2 na fase aquosa, a partir da metodologia flash que trata numericamente estas relao¸ões de equilíbrio. A reação do CO2 com a rocha (precipitação), que provoca alterações na porosidade e na permeabilidade, foi tratada através da aplicação de princípios da teoria cinética.

Artigo Completo:

We present a locally conservative numerical methodology to simulate the two-phase flow (water and CO2) with mass absorption between the fluid phases and reaction between the CO2 phase and rock in a homogeneous reservoir. This problem is modeled by a system of partial differential equations, which basically consists in a parabolic subsystem for determining the velocity field and two non-linear hyperbolic equations for the transport of phases that flow (equations of saturation and concentration). From the numerical point of view, we use the operator splitting technique to properly treat the time scale of each physical phenomenon. We propose the application of a locally conservative finite element method for the total Darcy velocity and a high-order non-oscillatory central- scheme finite volume method for nonlinear hyperbolic equations that govern the saturation and concentration of phases. Furthermore, we treat numerically the mass flux between fluid phases, the dissolution of CO2 in the aqueous phase, using the flash methodology that treats numerically equilibrium reactions. The reaction of CO2 with rock (precipitation), which causes changes in porosity and permeability, was treated by applying principles of kinetic theory.

Palavras-chave: Método de Volumes Finitos, Método de Elementos Finitos, Absorção de Massa entre as Fases, Escoa- mento em Meios Porosos e Sequestro Geológico de Dióxido de Carbono., Finite Volume Method, Finite Element Method, Mass Absorption Between Phases, Flow in Porous Media, Geologic Sequestration of Carbon Dioxide.,

Palavras-chave: ,

DOI: 10.5151/mathpro-cnmai-0160

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Como citar:

Sica, Luiz Umberto Rodrigues; "MODELAGEM COMPUTACIONAL DA INJEÇÃO DE DIÓXIDO DE CARBONO EM MEIOS POROSOS", p. 876-885 . In: Anais do Congresso Nacional de Matemática Aplicada à Indústria [= Blucher Mathematical Proceedings, v.1, n.1]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN em b-reve, DOI 10.5151/mathpro-cnmai-0160

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