Formulação de soluções de referência para modelagem dos processos de compactação em bacias sedimentares

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Lemos, Paulo Sérgio Baumbach
• Orientador(a): Maghous, Samir
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Bacias sedimentares; Compactação do solo; Acoplamento; Elementos finitos
• Palavras-chave em Inglês: Sedimentary basin; Gravitational compaction; Large strains; Coupled elasticityplasticity- viscoplasticity; Hardening; Finite element simulation
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/212387

As bacias sedimentares resultam da deposição de sedimentos ao longo de períodos geológicos, que são transformados em rochas através do fenômeno natural chamado diagênese, que envolve processos físicos, químicos e biológicos. Como resultado da diagênese, as bacias sedimentares se revelam ambientes propícios à formação, migração e acúmulo de hidrocarbonetos, bem como de minerais e reservatórios de água. Nesse contexto, os simuladores de bacias que implementam modelos numéricos são classicamente utilizados para a reconstrução do estado mecânico ao longo do tempo geológico, com o objetivo específico de otimizar os processos de prospecção e exploração. A deformação do material geológico se origina principalmente nos processos de compactação mecânica e químico-mecânica. A compactação mecânica predomina nas camadas superiores das bacias e induz deformações independentes do tempo, enquanto a compactação químico-mecânica, resultante do fenômeno pressão-solução intergranular (IPS), prevalece nas camadas mais profundas e está associada à deformações diferidas. Os dois processos ocorrem simultaneamente nas camadas intermediárias das bacias e a compactação causa grandes variações irreversíveis de porosidade. Este trabalho é dedicado ao desenvolvimento de soluções semi-analíticas para a deformação induzida pela compactação gravitacional em bacias sedimentares. Formuladas no contexto do acoplamento plásticoviscoplástico em grandes deformações, a modelagem dedica ênfase especial aos efeitos do adensamento na rigidez e no endurecimento do material sedimentar, associado às grandes variações irreversíveis da porosidade. Ao nível do material, a compactação puramente mecânica é manipulada no contexto de elastoplasticidade finita, enquanto a componente viscoplástica do comportamento visa tratar deformações diferidas resultantes da compactação químicomecânica. Na escala da bacia, as soluções semi-analíticas, que descrevem a evolução do estado mecânico da bacia sedimentar ao longo dos períodos de acreção e pós-acreção, são apresentadas em um cenário oedométrico simplificado. Embora as análises sejam realizadas em condições isotérmicas e drenadas, essas soluções podem ser vistas como soluções de referência, úteis para a verificação e como benchmarks de simuladores de bacia sedimentares. A abordagem proposta revela-se adequada para análises paramétricas, uma vez que requer apenas um software matemático padrão para a resolução de sistemas de equações diferenciais parciais. Ilustrações numéricas fornecem uma comparação quantitativa entre as soluções de referência e as predições de um simulador de bacias apropriado, baseado em elementos finitos, mostrando assim a capacidade da abordagem em capturar com precisão os recursos essenciais da deformação da bacia.