Simulação de fraturamento hidráulico em rochas naturalmente fraturadas usando a Técnica de Fragmentação da Malha com acoplamento hidromecânico

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Cleto, Pedro Rogério
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Fraturamento hidráulico; Elementos de interface com elevada razão de aspecto; Técnica de fragmentação da malha; Método dos elementos finitos; Hydraulic fracturing; High aspect ratio interface elements; Mesh fragmentation technique; Finite element method
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/193619

O fraturamento hidráulico é uma técnica de estimulação de reservatórios principalmente utilizada na indústria de petróleo. A técnica consiste em injetar um fluido altamente pressurizado no poço com o objetivo de induzir fraturas no reservatório facilitando o escoamento do hidrocarboneto e, consequentemente, aprimorando a produção. Entretanto, esse é um processo complexo que pode ser influenciado por condições adversas, tais como: variações nas tensões in situ, perda de fluido da fratura para a matriz porosa e interações entre fraturas induzidas e preexistentes. Esse trabalho apresenta um novo método numérico para modelagem e simulação de fraturamento hidráulico em meios porosos deformáveis com base na Aproximação Contínua de Descontinuidades Fortes, onde elementos de interface com elevada razão de aspecto são utilizados para descrever o comportamento da fratura. O modelo constitutivo mecânico de tais elementos é baseado em um modelo de dano à tração escalar isotrópico e o escoamento de fluido na fratura é estabelecido pela lei cúbica. Dentre as vantagens do método proposto, destaca-se sua incorporação relativamente simples em códigos que já utilizam o Método dos Elementos Finitos. As análises realizadas foram validadas com soluções analíticas e demonstraram que os elementos de interface com elevada razão de aspecto podem ser aplicados a cenários 2D e 3D. Tal metodologia não necessita de um elevado grau de refinamento de malha para reproduzir a formação e propagação de fraturas induzidas hidraulicamente. Além disso, associando os elementos de interface com elevada razão de aspecto à Técnica de Fragmentação da Malha, é possível simular a evolução de múltiplas fraturas.