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Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.unb.br/handle/10482/34456
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Title: Análise geomecânica da injeção de fluidos em subsuperfície
Authors: Sousa Junior, Luis Carlos de
Orientador(es):: Cordão Neto, Manoel Porfírio
Assunto:: Fraturamento hidráulico
Petróleo
Mecânica de fratura
Engenharia geotécnica
Issue Date: 26-Apr-2019
Citation: SOUSA JUNIOR, Luis Carlos de. Análise geomecânica da injeção de fluidos em subsuperfície. 2018. xxi, 111 f., il. Tese (Doutorado em Geotecnia)—Universidade de Brasília, Brasília, 2018.
Abstract: A injeção de água é comprovadamente um mecanismo eficiente para o aumento da produtividade de reservatórios de petróleo. A eficiência desse mecanismo de recuperação depende, dentre outros fatores, da injetividade dos poços e das questões de integridade mecânica das formações rochosas. A injeção de água sob pressão pode induzir mecanismo de fraturamento das formações rochosas, podendo aumentar a permeabilidade do meio por um lado, mas pode também comprometer o selo da rocha capeadora. Para avaliar esse problema, o presente trabalho apresentou uma estratégia de modelagem computacional do escoamento monofásico no meio poroso, transporte de calor e equilíbrio estrutural em torno de um poço injetor de água. Os estudos foram feitos considerando formações rochosas inconsolidadas e, portanto, com alta permeabilidade, baixa rigidez e resistência ao cisalhamento. Dois modelos numéricos estruturais foram empregados, um baseado na solução estrutural dinâmica com integração explícita das relações constitutivas e um segundo modelo quase estático baseado no modelo viscoplástico de Perzyna. O modelo dinâmico é robusto no tratamento de não linearidades de material e condições de contorno, já o modelo quase estático se mostrou muito superior no desempenho computacional. A principal contribuição do trabalho foi permitir avaliar o papel de um modelo viscoplástico de resistência ao cisalhamento no fraturamento das formações rochosas sob injeção de água considerando o efeito térmico. Os resultados obtidos permitiram concluir que a plastificação por cisalhamento é o mecanismo dominante no desenvolvimento de zonas de alta permeabilidade em torno de poços injetores de água. Os efeitos poromecânicos também se mostraram importantes na plastificação e fraturamento das rochas inconsolidadas. A elevada permeabilidade associada ao alto Coeficiente de Biot promovem a elevação das tensões in situ, dificultando o fraturamento da rocha por tração.
Abstract: Water injection is a proven method to increase oil production in reservoirs. The efficiency of water injection as recovery method depends, among other factors, on well injectivity and rock integrity. The injection of water under high pressure can induce rock failure that can increase the medium permeability, but can produce damage to cap rock on the other hand. In order to evaluate this problem, the present work presented strategies for computational modeling of monophase flow in porous media, heat transport and structural equilibrium near injection well. The studies performed were done considering unconsolidated formations with high permeability, low stiffness and low shear strength. Two numerical algorithms were employed for structural analysis, one based on a dynamic structural equilibrium with explicit integration of stress-strain constitutive models and other quasi-static model based on Perzyna’s viscoplastic model. The dynamic model is more robust to consider non-linearities in material and boundary conditions, but the quasi-static mode seems to be computationally more efficient. The main contribution of this work is evaluating the role of shear strength on rock fracturing under water injection. Results obtained allow us to conclude that shear plasticity is the main mechanism of rock failure and responsible to induce high permeability around injection wells. Poromechanics effects also seem to be important for plasticity and failure of unconsolidated rock formations. High permeability associated to high Biot Coefficient of these formations promotes increase of in situ stress and avoid traction failure.
Description: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2018.
Licença:: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
Appears in Collections:ENC - Doutorado em Geotecnia (Teses)

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