Fatores que influenciam a propagação da frente de chama na combustão in-situ em reservatórios de óleo pesado: uma abordagem numérica

Abstract

O crescente aumento da demanda energética e a redução das reservas de óleos leves no mundo tem estimulado o desenvolvimento de técnicas para o aproveitamento das reservas de óleos pesados, que são três vezes mais numerosas. Existe o problema da dificuldade de recuperação desse tipo de óleo, dada a sua alta viscosidade que dificulta seu escoamento. A Combustão In- Situ é uma promissora técnica de recuperação do óleo pesado, mas complexa de implementar. Uma frente de chama controlada consome uma pequena parcela do óleo a fim de diminuir a sua viscosidade e facilitar seu deslocamento e recuperação. O objetivo é analisar através de simulações numéricas, os parâmetros que influenciam a propagação e controle da combustão In-Situ. A representação matemática utilizada para descrever os fenômenos de transferência de calor envolvidos no processo CIS neste trabalho é o mesmo modelo apresentado pela equipe do Instituto de Mecânica dos Fluidos de Toulouse (IMFT), que considera transporte térmico em não-equilíbrio local para duas temperaturas. Para a resolução das equações diferenciais parciais, aplica-se o método por volumes finitos e o framework OpenFOAM (Open Field Operation And Manipulation) para a construção do solver. Após a validação do modelo construído, foram avaliados três parâmetros: a fração volumétrica de sólido, velocidade do fluxo de ar na entrada e a espessura da frente de chama. Os resultados apontam a maneira como esses parâmetros afetam a forma como as temperaturas são distribuídas ao longo do domínio simulado. O aumento da velocidade do fluxo de ar na entrada faz com que a frente de chama tenha um avanço mais rápido e temperaturas menores no leito. O aumento da fração volumétrica aponta para um maior acumulo energético. O aumento da espessura da frente de chama fez com que os picos de temperatura fossem maiores. Com os resultados alcançados tem-se uma percepção convincente das variáveis que influenciam nos campos de temperatura e na velocidade de propagação da chama na rocha reservatório durante o processo de combustão In-Situ, possibilitando o desenvolvimento de tecnologias que aumentem a eficiência da recuperação em campos de óleos pesados.