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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Study of the influence of wettability and flow rate changes in the transfer functions for simulation of fractured reservoirs : Estudo da influência da molhabilidade e vazão de injeção nas funções de transferência para simulação de reservatórios fraturados
Title Alternative: Estudo da influência da molhabilidade e vazão de injeção nas funções de transferência para simulação de reservatórios fraturados
Author: Rolón Soler, Sharon Andreina, 1989-
Advisor: Blini, Erika Tomie Koroishi, 1980-
Abstract: Resumo: A implementação bem-sucedida de um projeto de recuperação em um reservatório fraturado exige que a transferência de massa matriz-fratura seja bem compreendida. Como resultado, vários processos envolvidos na transferência de massa têm sido amplamente estudados ao longo do tempo devido ao seu impacto no meio poroso fraturado. A embebição capilar é um desses fenômenos significativos e é considerada através da molhabilidade em várias formulações de transferência de massa (também chamadas funções de transferência) como a principal força motriz entre a matriz e a fratura. Esta dissertação apresenta resultados numéricos de testes de injeção de água em duas escalas diferentes de modelos fraturados: core plug e ampliada (um quarto de 5-spot), com o objetivo de avaliar a influência da alteração de molhabilidade e vazão de injeção na transferência de massa matriz-fratura. A metodologia aplicada baseia-se em análises de sensibilidade de cenários de molhabilidade e vazão, comparando parâmetros envolvidos na interação matriz-fratura: continuidade capilar, taxa de transferência de fluidos e condutividade hidráulica do sistema de fraturas. A metodologia é dividida em três etapas. Inicialmente, modelos core plug de porosidade simples são modelados, recriando uma fratura longitudinal induzida em escala de laboratório, a fim de obter modelos precisos em termos de representatividade às alterações de molhabilidade e vazão de injeção. Em segundo lugar, modelos de dupla porosidade são construídos no intuito de analisar e comparar as respostas dos modelos em relação à transferência de massa. Como terceira etapa, modelos ampliados são criados a fim de analisar os impactos dos parâmetros de sensibilidade da transferência de massa em uma escala maior. Os resultados mostram que o aumento da preferência da rocha por água leva a maiores fatores de recuperação de petróleo a baixas e altas vazões de injeção, beneficiando-se principalmente da embebição espontânea de água. Notavelmente, a embebição espontânea nestes casos é mais significativa em cenários de baixa vazão, devido ao maior tempo de contato entre a água e a rocha. No entanto, o incremento na produção pode não ser economicamente viável, devido ao longo tempo (altos volumes porosos injetados) necessário para obter esse aumento. Em contraste, os cenários intermediários e na condição de molhabilidade ao óleo exibem baixas eficiências de varrido e deslocamento de óleo a baixas e altas vazões de injeção de água. Assim, esses cenários apresentam uma irrupção precoce da água e exibem uma tendência menos acentuada às alterações de saturação de água, quando comparadas com um cenário na condição de molhabilidade à água. Além disso, os resultados para os modelos core plug mostram um comportamento coerente em relação às distribuições de saturação de água ao longo do comprimento e o efeito da fratura induzida, validando assim seu uso. Os resultados também refletem e discutem os efeitos das formulações de meios porosos fraturados nas escalas dos dois modelos, bem como os efeitos dos fatores de forma. Desta forma, o trabalho apresenta a importância da inter-relação entre as alterações de molhabilidade e vazão de injeção com os parâmetros que controlam a transferência de massa matriz-fratura, sendo também demonstrada a significância desses parâmetros

Abstract: Successful implementation of an oil recovery project in a fractured reservoir requires that the matrix-fracture mass transfer is well understood. As a consequence, several processes involved in the mass transfer have been widely studied along time on account of its impact on the fractured porous media. Capillary imbibition is one of these significant phenomena and is considered through wettability in several mass transfer formulations (also called transfer functions) as the main mass driving force between matrix and fracture. This dissertation provides simulation results of waterflooding in two different scales of fractured models: Core Plug models and Extended models (A quarter of 5-spot), aiming to evaluate the influence of wettability and flow rate alteration on the matrix-fracture mass transfer. The methodology applied is based on sensitivity analyzes of wettability and flow rates scenarios, comparing parameters involved in matrix-fracture mass transfer: capillary continuity, fluid transfer rate, and hydraulic conductivity of the fracture system. The methodology is divided into three main parts. Initially, single-porosity core models with an induced longitudinally fracture at laboratory scale are simulated, to obtain accurate models in terms of representative answers for wettability and flow rate changes. Secondly, dual-porosity models are constructed to analyze and compare answers regarding mass transfer. As a third step, Extended models are created attempting to analyze the impacts of sensitivity parameters of mass transfer on a larger scale. Results show that the increase of rock preference for water leads to highest oil recovery factors at low and high-water injection rates, benefiting mainly from the spontaneous imbibition of water. Notably, the spontaneous imbibition in these cases is more considerable in low-rate scenarios, due to its larger contact time with water and rock. However, the increment on production may not be economically feasible, because of the long time (high injected pore volumes) needed to get this increase. In contrast, intermediate and oil-wet scenarios exhibit low oil sweep and displacement efficiency at low and high-water injection rates. Accordingly, these scenarios reach water breakthrough quickly and exhibit a less accentuated tendency to water saturation alterations if compared with a water-wet scenario. Furthermore, results from Core Plug models show a good agreement between the water saturation distributions along the length and the effect of the induced fracture, validating its use. Results also reflect the effects of the fractured porous media formulations at both model scales as well as the effects of the shape-factors. In a numerical simulation study, this work shows the importance of close interaction between the wettability, flow rate changes, and the parameters that control matrix-fracture mass transfer. At last, the significance of these sensitive parameters is also demonstrated
Subject: Engenharia de reservatório de óleo
Rochas - Fratura
Molhabilidade
Simulação computacional
Engenharia do petróleo - Métodos de simulação
Language: Multilíngua
Editor: [s.n.]
Citation: ROLÓN SOLER, Sharon Andreina. Study of the influence of wettability and flow rate changes in the transfer functions for simulation of fractured reservoirs : Estudo da influência da molhabilidade e vazão de injeção nas funções de transferência para simulação de reservatórios fraturados. 2019. 1 recurso online ( 97 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências, Campinas, SP.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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