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Simulação de escoamento em zona de falha com bandas de deformação utilizando o método dos elementos finitos com descontinuidades incorporadas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: SILVA, Ádria Tavares Leite
Orientador(a): GOMES, Igor Fernandes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pos Graduacao em Engenharia Civil
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Engenharia civil
Bandas de deformação
Descontinuidades fortes
Fluxo de fluidos
Permeabilidade equivalente
Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/41666
Resumo: Bandas de deformação são uma das estruturas mais comuns formadas em zonas de falhas em rochas areníticas porosas. Elas são caracterizadas pelo formato tabular, com espessura milimétrica a centimétrica, e reduzida permeabilidade e porosidade em relação à rocha hospedeira. Devido a isso, bandas de deformação podem afetar os padrões de fluxo em rochas e compartimentá-las. Tendo em vista que bandas de deformação representam heterogeneidades de pequena escala, sua incorporação à simulação de reservatório de petróleo é associada a um alto custo computacional quando a discretização explícita de bandas é necessária. Como alternativa, este trabalho propõe incorporar esse tipo de descontinuidade de forma implícita, usando Método dos Elementos Finitos com descontinuidades fortes incorporadas para problemas hidráulicos. Esse método foi verificado em modelos teste e aplicado a cenários de afloramento de zona de falha na Bacia Rio do Peixe. Desse modo, foi possível analisar o impacto das bandas de deformação no fluxo de fluidos em meios porosos e como elas afetam a permeabilidade equivalente e a distribuição do campo de pressão do domínio. Os resultados mostraram que a abordagem adotada foi capaz de capturar a descontinuidade no campo de pressão resultante. Os principais fatores redutores da permeabilidade equivalente do meio foram orientação de bandas em relação à direção do fluxo, continuidade lateral das bandas, valor de permeabilidade de banda, contraste entre permeabilidade de banda e rocha hospedeira e intensidade de bandas de deformação. Além disso, nos casos expostos observou-se que as bandas de deformação foram capazes de compartimentar domínios, comportando-se como barreiras e defletores do escoamento do fluido.
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Tendo em vista que bandas de deformação representam heterogeneidades de pequena escala, sua incorporação à simulação de reservatório de petróleo é associada a um alto custo computacional quando a discretização explícita de bandas é necessária. Como alternativa, este trabalho propõe incorporar esse tipo de descontinuidade de forma implícita, usando Método dos Elementos Finitos com descontinuidades fortes incorporadas para problemas hidráulicos. Esse método foi verificado em modelos teste e aplicado a cenários de afloramento de zona de falha na Bacia Rio do Peixe. Desse modo, foi possível analisar o impacto das bandas de deformação no fluxo de fluidos em meios porosos e como elas afetam a permeabilidade equivalente e a distribuição do campo de pressão do domínio. Os resultados mostraram que a abordagem adotada foi capaz de capturar a descontinuidade no campo de pressão resultante. Os principais fatores redutores da permeabilidade equivalente do meio foram orientação de bandas em relação à direção do fluxo, continuidade lateral das bandas, valor de permeabilidade de banda, contraste entre permeabilidade de banda e rocha hospedeira e intensidade de bandas de deformação. Além disso, nos casos expostos observou-se que as bandas de deformação foram capazes de compartimentar domínios, comportando-se como barreiras e defletores do escoamento do fluido.CAPESDeformation bands are one of the most common structures in fault zones formed in porous sandstone rocks. They are characterized by tabular format, with millimeter to centimeter thickness and reduced permeability and porosity in relation to the host rock. Due to this, deformation bands can affect the rock flow patterns and compartmentalize rocks. Since they represent a small-scale heterogeneity, their incorporation on petroleum reservoir simulation is associated with high computational cost when deformation band explicit discretization is needed. As an alternative, this work proposes to incorporate this type of discontinuity in an implicitly way using finite element method with embedded strong discontinuity for hydraulic problems. This method was verified in test models and applied in outcrop models of fault zone in Rio do Peixe Basin. Thereby it was possible to analyze the impact of deformation bands on fluid flow through porous media and how they affect the equivalent permeability and the pressure distribution field of the domain. The results showed the adopted approach was able to capture the resulting pressure field discontinuity. The main reductors factors of equivalent permeability of the medium were orientation of bands in relation to the flow direction, lateral continuity of the bands, band permeability value, contrast in between band and host rock permeability, and intensity of deformation bands. Furthermore, in the exposed cases it was observed that deformation bands were able to compartmentalize the domain, behaving as barriers and deflectors of the fluid flow.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia CivilUFPEBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia civilBandas de deformaçãoDescontinuidades fortesFluxo de fluidosPermeabilidade equivalenteSimulação de escoamento em zona de falha com bandas de deformação utilizando o método dos elementos finitos com descontinuidades incorporadasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALDISSERTAÇÃO Ádria Tavares Leite Silva.pdfDISSERTAÇÃO Ádria Tavares Leite Silva.pdfapplication/pdf5869408https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/41666/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20%c3%81dria%20Tavares%20Leite%20Silva.pdf9a51217714cab7273d5efbc26c62eb42MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/41666/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81908https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/41666/3/license.txtc59d330e2c454f71974f5866a0e8a96aMD53TEXTDISSERTAÇÃO Ádria Tavares Leite Silva.pdf.txtDISSERTAÇÃO Ádria Tavares Leite Silva.pdf.txtExtracted texttext/plain140116https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/41666/4/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20%c3%81dria%20Tavares%20Leite%20Silva.pdf.txt19d6b98a5c5266442fc47630b3f9a687MD54THUMBNAILDISSERTAÇÃO Ádria Tavares Leite Silva.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Ádria Tavares Leite Silva.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1267https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/41666/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20%c3%81dria%20Tavares%20Leite%20Silva.pdf.jpg51b0f698f293eae19eac4a3fe38e46a1MD55123456789/416662021-11-18 02:08:45.222oai:repositorio.ufpe.br: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ório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpe.br/oai/requestattena@ufpe.bropendoar:22212021-11-18T05:08:45Repositório Institucional da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)false
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