Nova família de modelos hidrodinâmicos reduzidos aplicados a rochas contendo falhas com múltiplas zonas de dano

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Castro, Eduardo da Silva
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Laboratório Nacional de Computação Científica; Coordenação de Pós-Graduação e Aperfeiçoamento (COPGA); Brasil; LNCC; Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
• Palavras-chave em Português: Reservatórios; Modelos hidrodinâmicos; Fraturas (Geologia); Método dos elementos finitos; Aprendizado por computador; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ENGENHARIA HIDRAULICA
• Link de acesso: https://tede.lncc.br/handle/tede/345

No contexto de discretizações canônicas de volumes finitos, a capacidade de predição dos simuladores hidrodinâmicos em reservatórios complexos, contendo zonas de falhas geológicas, depende fortemente da qualidade dos valores atribuídos aos multiplicadores de transmissibilidade hidráulica, cuja magnitude, tende a reduzir os valores da rocha intacta devido a presença de descontinuidades. No contexto das aproximações caracterizadas por estêncil de dois pontos, a dependência linear com a extensão do rejeito é comumente postuladas para a transmissibilidade, com valores calculados via média harmônica entre as permeabilidades das células adjacentes e a da falha. Com o objetivo de construir o comportamento dos multiplicadores de transmissibilidade de uma forma mais rigorosa, baseado na informação proveniente da hidrodinâmica nas escalas mais finas, neste trabalho propomos uma metodologia alternativa à abordagem puramente macroscópica, construída a partir de um modelo inovador posto em três escalas. Tal modelo exibe capacidade de descrever a microestrutura complexa da zona de falha, englobando núcleo e múltiplas regiões de dano adjacentes, caracterizadas pela presença de bandas de deformação, fraturas e juntas. Na escala mais fina do problema, a nova abordagem descreve estruturas geológicas ocupantes de subdomínios tridimensionais disjuntos, e dá origem ao modelo denominado de alta-fidelidade. No primeiro processo de upscaling (micro-meso) construímos rigoro- samente modelos reduzidos, onde a zona da falha é agora tratada como uma variedade (n − 1) dimensional (n = 2, 3) embebida na matriz porosa, dando origem à presença de saltos nos campos das pressão e velocidade. A discretização por elementos finitos das equações governantes do escoamento monofásico do modelo reduzido é construída baseada na adição de graus de liberdade adicionais para a aproximação do potencial na descontinuidade. Subsequentemente, procedemos no contexto de um processo de flow-based upscaling para propagar a informações proveniente do modelo reduzido para a escala das células de simulação de reservatório (macroscópica). A riqueza de informação inerente a este procedimento exibe potencial para geração de leis constitutivas inovadoras para as transmissibilidades, incorporando os efeitos da microestrutura da zona de falhas, os quais são comumente negligenciados pela aproximação de natureza puramente macroscópica, baseada na aproximação de dois pontos. A metodologia proposta neste trabalho exibe um enorme potencial para o desenvolvimento de pré-processadores de transmissibilidade, mais acurados para serem utilizados em simuladores comerciais. O enriquecimento da informação inerente ao modelo é ilustrado em diversas simulações computacionais.