Modelagem e Simulação da Dinâmica de Escoamento de Fluidos para a Migração de CO₂ em Aquíferos Salinos Bidimensionais

Resumo

O sequestro geológico de carbono é cada vez mais reconhecido como uma solução promissora para mitigar emissões de CO₂, armazenando o gás em formações geológicas, como aquíferos salinos. Embora pesquisas recentes tenham se concentrado principalmente na otimização dos mecanismos de aprisionamento de CO₂ para aumentar a eficiência do armazenamento, as dinâmicas de fluxo durante a migração da pluma de CO₂—particularmente a propagação e o crescimento de fingers—ainda não são suficientemente compreendidas. Em resposta a esses desafios, desenvolvemos um modelo para simular a migração de plumas de CO₂ em meios porosos homogêneos e heterogêneos dentro de aquíferos salinos bidimensionais (2D). Este estudo utiliza simulações avançadas de reservatórios no framework ICFERST, aplicando o método de elementos finitos de volume de controle (CVFEM) para capturar especificamente as instabilidades viscosas associadas à migração da pluma de CO₂. O processo de simulação integra diferentes resoluções de malha e incorpora a otimização adaptativa de malha (AMO). Nossos resultados indicam que o aumento da resolução da malha melhora significativamente a capacidade de capturar com precisão a formação e o crescimento dos fingers de CO₂. Em meios porosos homogêneos, a AMO equilibra de forma eficaz a precisão e a eficiência computacional ao refinar ou simplificar dinamicamente a malha nas regiões críticas. Em meios porosos heterogêneos, as simulações revelam o surgimento de fingers mais largos e maiores em comparação aos observados em configurações homogêneas, com bifurcações ocorrendo em locais onde a permeabilidade relativa sofre mudanças significativas.