Formulação de soluções de referência para modelagem dos processos de compactação em bacias sedimentares - Lemos, Paulo Sérgio Baumbach (2019)
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.