Simulação numérica tridimensional de processos de deformação em bacias sedimentares

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Brüch, André Reinert
• Orientador(a): Maghous, Samir
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Bacias sedimentares; Simulação numérica; Elementos finitos; Modelagem computacional; Mecânica dos solos
• Palavras-chave em Inglês: Sedimentary basin; Mechanical compaction; Chemo-mechanical compaction; Thermo-poro-mechanics; Thermo-poro-elasto-visco-plasticity; Finite element method
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/143898

O desenvolvimento de modelos teóricos e computacionais para simular a história de deformação e reconstruir o estado termoporomecânico de bacias sedimentares é de grande interesse da indústria do petróleo. A compactação dos sedimentos, o escoamento dos fluidos e o fluxo térmico são processos de grande importância que ocorrem ao longo da diagênese. Fenômenos puramente mecânicos prevalecem nas camadas superiores da bacia associados à expulsão do fluido e ao rearranjo das partículas sólidas, enquanto a compactação químico-mecânica resultante dos processos de pressão-solução intergranular é dominante nas camadas mais profundas, onde as tensões e temperaturas são maiores. Estes processos de deformação podem ser significativamente afetados pela sua evolução térmica, já que o calor altera a viscosidade dos fluidos e as propriedades físico-químicas dos minerais. O objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo constitutivo para o material poroso saturado no contexto da termoporomecânica finita e uma ferramenta computacional com uma interface de multiprocessamento em memória compartilhada baseada no método dos elementos finitos para representar os processos de formação e compactação gravitacional de uma bacia sedimentar. As deformações mecânicas e químico-mecânicas são representadas pela plasticidade e viscoplasticidade, respectivamente. Uma característica fundamental do modelo está relacionada à mudança das propriedades do material poroso em função da variação de temperatura e da evolução de caráter irreversível da sua microestrutura. Simulações numéricas realizadas em condições oedométricas permitem investigar a evolução do modelo constitutivo e do comportamento global da bacia, onde é possível verificar o caráter interdependente dos diferentes processos termoporomecânicos envolvidos. A capacidade da ferramenta computacional de representar problemas tridimensionais complexos é demonstrada a partir de uma história de deposição sedimentar associada a camadas estratigráficas com espessuras variáveis.