Linhas de pesquisa
ROCK-ON-A-CHIP (ROC): Dinâmica de fluidos em dispositivos microfluídicos
Essa linha de pesquisa visa estudar o movimento de fluidos em micromodelos (chips) projetados com base em rochas reais, como arenitos e carbonatos. Micromodelos são pequenos laboratórios de análise construídos para permitir a observação em tempo real de processos aplicáveis em áreas como extração de petróleo, captura e armazenamento de CO2 e filtragem. Geralmente, esses dispositivos são fabricados em vidro ou polímero (polidimetilsiloxano/PDMS), pois tais materiais permitem que os fluidos contidos em seu interior sejam observados em um microscópio. Um exemplo típico de estudo realizado em nosso laboratório é apresentado neste vídeo do canal no YouTube, no qual a dinâmica de varredura do n-decano por injeção de água é analisada.
Experimento de injeção de água (azul) em um micromodelo de PDMS com poros grandes e microcanais.
Micro-PIV: Velocimetria de fluidos em microdispositivos fluídicos
A velocimetria por imagem de partículas (µ-PIV) é uma técnica experimental que permite encontrar o campo de velocidades em microcanais com tamanhos equivalentes a fios de cabelo. Tal informação tem sido uma demanda de campos distintos da ciência, dada a tendência crescente de miniaturização de sistemas de engenharia. A bancada experimental que tem sido utilizada em nosso laboratório conta basicamente com um microscópio invertido de fluorescência, câmera digital, bomba de seringa e um computador para processamento da imagens usando a biblioteca PIVLab.
Bancada experimental utilizada para determinação da velocidade em microcanais.
A nossa aplicação mais recente da técnica µ-PIV envolveu a determinação do perfil de velocidade em sistema composto por dois microcanais, como mostra a figura abaixo. O objetivo dessa aplicação foi validar a medição experimental numa situação mais complexa que não apresenta solução analítica.
Aplicação da técnica micro-PIV para determinação da velocidade de fluidos em um sistema de duplo canal. O canal menor tem 100 µm e o maior tem 250 µm.
O método Lattice-Boltzmann (LBM) foi empregado para determinar a solução teórica/numérica para o perfil de velocidade nessa situação de interesse. É possível perceber que a comparação quantitativa (figura acima) e qualitativa (figura abaixo) entre o perfil experimental e simulado é bastante satisfatória.
Comparação entre os campos de velocidade obtidos por micro-PIV e simulação numérica (LBM).
PETROFÍSICA DIGITAL: Modelagem e simulação de escoamentos água-óleo em rochas digitais
Em várias situações, ensaios laboratoriais são demorados e complicados de se controlar, exigindo o uso de abordagens alternativas para solução de problemas de engenharia de reservatório. Nesse contexto, o método Lattice-Boltzmann é uma ferramenta excepcional e tem sido muito utilizada. Nessa linha de pesquisa, busca-se aplicar o LBM para simulação de escoamentos água-óleo em rochas digitais obtidas por microtomografia de raios-x. Um exemplo desse tipo de simulação é mostrado abaixo, no qual se analisa o movimento de migração do óleo em uma rocha digital (arenito) a fim de se quantificar a fração de água irredutível e, posteriomente, após o waterflooding, a fração de óleo residual. Em geral, o óleo residual não pode ser retirado, motivando estudos mais avançados de recuperação.
Assista no YouTube: Simulação da migração do óleo em uma rocha digital