Formação de bolhas no escoamento de fluidos em micromodelos de meios porosos

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2011Devido à importância energética do petróleo no mundo, um grande número de estudos sobre o escoamento bifásico em meios porosos têm sido desenvolvidos. Contudo, ainda não há compreensão plena dos mecanismos associados a este tipo de escoamento, como por exemplo, a formação de emulsões e espumas em reservatórios de petróleo, que causam inconvenientes operacionais dentro da indústria petrolífera e apresentam um desafio tecnológico. Neste trabalho de dissertação foi analisado um dos principais mecanismos de quebra de gotas e bolhas dentro de um meio poroso, que ocorre quando um fluido não molhante atravessa uma garganta de poro inicialmente preenchida por um fluido molhante, mecanismo conhecido pela literatura como snap-off. Experimentos de drenagem (óleo/ar e óleo/água) foram conduzidos em um micromodelo, estrutura artificial que busca certa representatividade do meio poroso e proporciona uma adequada visualização do comportamento da interface ao longo do escoamento. Uma vez que o snap-off ocorre em escala de poro, foi fabricado um micromodelo em acrílico constituído de um canal triangular com garganta, representando uma garganta de poro. Nos experimentos foram utilizados quatro óleos minerais, de diferentes propriedades e variou-se a vazão volumétrica a fim de obter diferentes números capilares na garganta. Foram investigadas as influências de propriedades relacionadas aos fluidos e ao escoamento no mecanismo do snap-off, como viscosidade dinâmica, tensão interfacial e número capilar. Pôde-se avaliar a influência destes parâmetros no tamanho das bolhas formadas, bem como no tempo para a quebra destas e freqüência associada. Estes resultados permitem conhecer as características das bolhas formadas em função dos parâmetros operacionais ao longo da extração do petróleo