Computational Simulation of Foam Displacement Considering Surfactant Adsorption in Heterogeneous Porous Media

Abstract

Este trabalho apresenta uma investigação numérica sobre o deslocamento de espuma em meios porosos heterogêneos, considerando os efeitos de adsorção de surfactante sob as abordagens em equilíbrio e cinética. O uso de surfactante para a geração de espuma reduz a mobilidade do gás frente a fase aquosa diminuindo os efeitos de \textit{fingering} viscoso e aumentando a eficiência de varredura do gás no meio poroso. Este problema é modelado pelo acoplamento da lei de Darcy e as equações de conservação de massa para as fases água e gás, juntamente com uma equação de transporte para o surfactante dissolvido. A solução numérica é obtida por meio de um algoritmo sequencial que combina um método de elementos finitos mistos híbridos, aplicado à hidrodinâmica, e um esquema de volumes finitos \textit{central-upwind} de alta ordem para o problema de transporte. As simulações avaliam as técnicas de coinjeção e injeção alternada de gás e surfactante (SAG), mostrando que o fenômeno de adsorção reduz a disponibilidade de surfactante na fase aquosa, limita a formação de espuma e diminui a eficiência de varredura do gás. Comparativamente, a estratégia SAG apresentou melhor desempenho quando comparada a coinjeção, devido à maior percolação do surfactante e consequente aumento da viscosidade aparente do gás com espuma. Os resultados confirmam que a adsorção de surfactante é um fator crítico na modelagem e na viabilidade de processos de recuperação avançada de petróleo assistidos por espuma.