Modelagem Computacional Da Injeção De Dióxido De Carbono Em Meios Porosos

Abstract

Resumo. Apresentamos uma metodologia numérica localmente conservativa para a simulação computacional do escoamento bifásico (água e CO 2 ) com absorção de massa entre as fases fluidas e reação da fase CO 2 com a rocha em um reservatório homogêneo. Este problemaé modelado por um sistema de equações diferenciais parciais basicamente composto por um subsistema parabólico para a determinação do campo de velocidades e duas equações hiperbólicas não lineares para o transporte das fases que escoam (equações da saturação e da concentração). Do ponto de vista numérico, utilizaremos a técnica de decomposição de operadores a fim de tratar apropriadamente a escala de tempo de cada fenômeno físico. Propomos a aplicação de um método de elementos finitos localmente conservativo para a velocidade da mistura e um método de volumes finitos não oscilatório de alta ordem baseado em esquemas centrais para as equações hiperbólicas não lineares que governam a saturação e a concentração das fases. Além disso, trataremos numericamente o fluxo de massa entre as fases fluidas, ou seja, a dissolução do CO 2 na fase aquosa, a partir da metodologia flash que trata numericamente estas relaoões de equilíbrio. A reação do CO 2 com a rocha (precipitação), que provoca alterações na porosidade e na permeabilidade, foi tratada através da aplicação de princípios da teoria cinética.Palavras-chave: Método de Volumes Finitos, Método de Elementos Finitos, Absorção de Massa entre as Fases, Escoamento em Meios Porosos e Sequestro Geológico de Dióxido de Carbono. INTRODUÇÃOO aquecimento globalé uma realidade. Ano após ano a temperatura da Terra vem aumentando, afetando de forma preocupante o clima do planeta. Isto se deveà intensificação do efeito estufa devidoà emissão de gases, decorrentes de atividades industriais. Dentre os gases que intensificam este efeito temos o dióxido de carbono (CO 2 ) que, segundo Ravagnani e SuslickII (2008), possui uma maior contribuição para a intensificação do efeito estufa devidoà grande quantidade produzida e emitida para a atmosfera. Uma das possíveis soluçõesé o chamado sequestro de carbono, que consiste na separação, transporte (em estado supercrítico) e armazenamento do CO 2 em reservatórios geológicos.Modelos de sequestro geológico de CO 2 devem levar em consideração escoamentos multifásicos, reações de equilíbrio e não equilíbrio e partição das fases em reservatórios. Vários autores têm estudado este problema, dentre eles: Van der Meer (1993e 1996, Holt et al. (1995), Weir et al. (1995), Law e Bachu (1996)