Deslocamentos miscíveis e imiscíveis em microestruturas porosas

Além da complexidade geométrica o estudo do deslocamento de um fluido por outro em domínios porosos é dificultado pelos seguintes aspectos:


1. A região da interface entre dois fluidos é sede de um processo de separação produzido por forças intermoleculares de longa-distância, que se opõem aos processos de colisão e que originam a tensão interfacial.

Considerada como uma propriedade macroscópica, a tensão interfacial é fortemente dependente da temperatura e dos componentes e/ou impurezas que formam cada fluido. Em engenharia do petróleo, a alteração da tensão interfacial induz uma alteração no número capilar e no regime de deslocamento, produzindo modificações na eficiência de extração do óleo em rochas-reservatório.

Por outro lado, a largura da zona de transição aumenta com a temperatura o que aumenta a complexidade do processo em domínios espaciais reduzidos como os poros.

Linhas de pesquisa em desenvolvimento no LMPT nesta área:

Escoamentos monofásicos em microestruturas porosas.

Deslocamentos miscíveis e imiscíveis em microestruturas porosas.

Transição de fases em microestruturas porosas.

 

 

 


Estrutura física da interface entre dois fluidos imiscíveis (Santos, Facin, Philippi, Phys. Rev.
E 68 056302, 1-10 (2003)

2. A complexa fenomenologia associada ao processo de interação sólido-líquido, comumente designada por molhabilidade, ainda constitui um problema aberto, com grandes dificuldades conceituais. Embora a equação de Young-Dupré tenha sido utilizada para a obtenção das energias superficiais, sua validade é apenas local (Marmur, A., Advances in Colloid and Interface Science, 19, 75-102, 1983) e isso dificulta a sua utilização para a obtenção das energias superficiais, independentes da rugosidade e irregularidades da superfície sólida que são propriedades invariantes em processos de deslocamento de fluidos, uma vez que o ângulo de contato altera-se com a dinâmica do processo de invasão e com as características geométricas da superfície. De fato, o correto equacionamento do problema dinâmico exige o conhecimento da estrutura microfísica da camada superficial adsorvida que constitui um filme lubrificante para o avanço do fluido molhante, em processos de deslocamento de óleo por água. Em adição, em misturas de hidrocarbonetos, a deposição superficial de moléculas complexas altera a molhabilidade da rocha-reservatório (em engenharia do petróleo a determinação das constantes de tempo associadas ao processo de deposição dessas moléculas é importante para a obtenção correta das permeabilidades relativas em condições de reservatório).


Meniscos líquidos em leitos de esferas

3. Em processos de drenagem de cavidades porosas, existe a formação de um filme de fluido molhante junto à superfície sólida cuja espessura é dependente do número capilar e da curvatura da interface fluídica. Trata-se de um filme cuja origem é dinâmica, resultado do equilíbrio entre forças viscosas, inerciais e de superfície. Esse filme é importante pois: i) constitui um filme de lubrificação para o fluido não molhante, influindo em sua permeabilidade; ii) contribui para o colapso da fase invasora não molhante; e iii) constitui a sede dos processos de transição de fase, em particular, dos processos de evaporação. Essa última característica é de extrema importância para o correto dimensionamento dos elementos porosos de bombas capilares.



Colapso da fase não-molhante em constrições (cortesia de B. Amyot, IMFT/Toulouse)


Os seguintes trabalhos estão sendo desenvolvidos associados com a presente linha de pesquisa:


Influência da molhabilidade em processos de deslocamento imiscível em meios porosos: enfoque dinâmico

Estabelecimento das condições de contorno de modo a garantir as condições de aderência em superfícies rugosas e irregulares

Desenvolvimento de um modelo microscópico para a determinação computacional da permeabilidade relativa

 

 
 
Labortório de Meios Porosos e Propriedades Termofísicas
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