Development of a numerical technique for modelling of multi-stage hydraulic fracturing in shale reservoirs

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Sobhaniaragh, Behnam
• Orientador(a): Mansur, Webe João
• Banca de defesa: Telles, José Cláudio de Faria, Fontes Junior, Edivaldo Figueiredo, Soares Júnior, Delfim
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio de Janeiro
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
• Departamento: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa em Engenharia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Mecânica da fratura; Métodos numéricos; Fraturamento hidráulico; Geometria e modelagem computacional
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ENGENHARIA HIDRAULICA::HIDRAULICA
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11422/6253

A eficiência da produção em reservatórios não convencionais, com baixa permeabilidade, demanda técnicas de perfuração de poços horizontais e fraturamento hidráulico (FH) de múltiplos estágios. As mudanças no campo de tensões, conhecidas como “stress shadowing” afetam significativamente o arranjo das fraturas e suas geometrias. Nesta tese, para apresentar uma técnica numérica capaz de capturar a propagação de trincas com caminhos imprevisíveis e enfrentar a viabilidade de emergência de múltiplas fraturas coesivas em meio poroso com zona de processo de fratura na ponta da trinca, é estabelecido o método dos segmentos coesivos combinado com o método do nó fantasma, cuja sigla em inglês é CNPM. O arcabouço numérico é implementado em um pacote para o método dos elementos finitos (ABAQUS) por meio de rotinas definidas pelo usuário. Considerando um xisto de múltiplas camadas quase friável, dois cenários com FH sequencial e simultâneo com poço único são investigados. A validação da técnica numérica foi feita comparando a solução para uma fratura com a solução de Khristianovic-Geertsma-de Klerk (KGD) e fraturas duplas na presença de “stress shadowing”. Depois disso, a análise foi estendida para dois poços laterais. Nesta parte, a maior contribuição é a investigação detalhada do efeito da alteração no campo de tensões como função do espaçamento das fraturas nos diversos projetos de FH em poços laterais adjacentes. Atenção particular é dada a projeto MZF com o objetivo de mitigar efeitos colaterais do “stress shadowing”, melhorando a complexidade das fraturas, levando à modificação do projeto MZF, sendo este denominado M2ZF. Os resultados obtidos iluminam as vantagens do MZF, e em particular do M2ZF, na ativação de planos de fragilidade pré-existentes e fraturas naturais pelo efeito das mudanças no campo de tensões.