Aplicação de elementos finitos de acoplamento para a modelagem explícita dos efeitos de fraturas naturais em análises de fluxo em meios porosos saturados - Camargo, Murilo [UNESP] (2021)
Os diferentes níveis de escalas entre o reservatório (matriz porosa) e as fraturas (ou mesmo feições cársticas) constituem um problema bastante desafiador à indústria do petróleo. Com base nisso, este trabalho apresenta uma metodologia capaz de acoplar as malhas em elementos finitos da matriz porosa e das fraturas, geradas de maneira não conformes (independentes), baseada na utilização de elementos finitos de acoplamento e aplicadas em análises de fluxo em meios poroso saturados. Para consolidação da técnica, foram realizados casos 2D envolvendo fraturas condutoras (elevada permeabilidade), fraturas bloqueadoras (baixa permeabilidade), fraturas com comportamento anisotrópico e fraturas associadas à feições cársticas. Em todos os casos analisados, a resposta para malhas não conformes acopladas via elementos finitos de acoplamento foi comparada com a resposta para malhas conformes (convencionais). Além disso, para alguns casos, foi realizada um comparação entre as respostas utilizando a metodologia deste trabalho com relação à algumas técnicas por matriz de fratura discreta que consideram as fraturas com dimensão reduzida com relação a matriz porosa. Com base nesses estudos, este trabalho pôde concluir que a abordagem por elementos finitos de acoplamento é capaz de garantir a continuidade dos campos de pressões ao longo de malhas não conformes, mostrando uma boa concordância com relação às respostas obtidas para malhas conformes, além de se mostrar mais precisa quando comparada à outras técnicas por matriz de fratura discreta. Dentre as principais vantagens da abordagem deste trabalho destaca-se que não se faz necessária uma formulação especial para adição dos elementos finitos de acoplamento, visto que eles utilizam as mesmas funções de forma de elementos finitos convencionais, além de não adicionar novos graus de liberdade ao sistema para manter a continuidade do campo de pressões. Além disso, ao discretizar as fraturas com mesma dimensão em relação a matriz, é possível representar o comportamento do fluxo quando as fraturas agem como barreiras a passagem de fluido.