[pt] O trabalho apresenta uma ampla revisão de conceitos básicos associados ao fluxo multifásico (fluxo simultâneo de dois ou mais fluidos) em meios porosos, bem como técnicas de ensaios e equipamentos utilizados na determinação de permeabilidades efetiva e absoluta em solos saturados e não saturados com água. Com base nesta revisão, e visando a medida da permeabilidade de solos não saturados submetidos a fluxo de misturas gasolina-álcool, foi projetados, construído e colocado em operação um sistema de permeâmetros de parede flexível com controle de sucção; foi desenvolvido um software de controle e implementando um sistema automático de monitoramento da instrumentação eletrônica utilizada para medidas de variação de volume, de pressões e de deslocamentos axiais das amostras desolo; foi implementado um sistema de bomba de fluxo para aplicação de vazões constantes nos ensaios de permeabilidade, e forma desenvolvidos sistemas de medição do volume dos líquidos e gases passando pela amostra sob diferentes gradientes de pressão. Todos os desenvolvimentos projetados e implementados são descritos em detalhe. Características de uso dos equipamentos e aspectos de calibração da instrumentação eletrônica e demais acessórios são discutidos, procurando-se definir limites de trabalhabilidade, eventuais deficiências e técnicas alternativas de ensaios envolvendo o uso de misturas álcool gasolina. Visando avaliar o comportamento dos equipamentos e acessórios desenvolvidos, apresenta-se e discute-se resultados de um programa experimental envolvendo a) o uso de amostras de um solo inerte, incompressível dentro dos níveis de tensões efetivas aplicadas, preparadas em laboratório utilizando técnicas especiais de modo a se obter uma estrutura repetitiva, fracamente cimentada, simulando os solos residuais de gnaisse; b) execução de ensaios de vazão constante visando a determinação da permeabilidade absoluta de amostras saturadas utilizando como fluidos permeantes água, ar gasolina e álcool; c) execução de ensaios de vazão constante visando a determinação das permeabilidades efetivas à água e ao ar de amostras não saturadas, submetidas a sucções constantes variando de cerca de 10 a 60 kPa. Os resultados obtidos indicam que o equipamento desenvolvido e as técnicas experimentais implementadas constituem ferramentas versáteis que possibilitam a determinação direta das permeabilidades absolutas e efetivas de forma relativamente simples e confiáveis. / [en] This work presents a wide revision of basic concepts associated to the multiphase flow (simultaneous flow of two or more fluids) in porous media as well as techniques of test and equipment s used in the determination of effective and absolute permeability in saturated and not saturated soils with water.With basis in this revision, and locking for the measure of saturated soils permeability submitted to flow of mixtures gasoline-alcohol, it was projected, built and placed in operation a system of flexible wall permeameters with suction control; a control software was developed and implementing an automatic system of monitoring of the electronic instrumentation used for measures of change volume, pressures and axial displacements of the soil samples; a flow pump system was implemented for application of constant rate in the permeability test, and systems of measurement of the volume of the liquids and gases were developed going by the sample under different pressure gradients.All the projected developments and implemented are described in detail. Characteristics of the used equipment s and calibration aspects of the electronic instrumentation and other accessories are discussed, trying to define workability limits, eventual deficiencies and techniques alternatives of testing involving the use of alcohol gasoline mixtures. Look in for evaluate the performance of equipment s and developed accessories, are presented and it is discussed results of an experimental program involving a) the use of samples of a inert soil, incompressible between levels of applied effective tensions,prepared in labortory using special techniques in way obtaining a repetitive structure, weakly cemented, simulating the residual soils of gnaisse; b) execution of constant rate test looking for the absolute permeability determination of saturated samples using as percolate fluids water, air, gasoline and alcohol; c) execution of constant rate test looking for the determination of the effective permeability to the water and the air of non saturated samples, submitted to constant suctions varying about 10 to 60 kPa.The obtained results indicate that the developed equipment and the implemented experimental techniques constitute versatile tools that make possible the direct determination of the absolute and effective permeabilities in way relatively simple and you trusted. / [es] EL trabajo presenta una amplia revisión de conceptos básicos asociados al flujo multifásico (flujo simultáneo de Dos o más fluidos) en medios porosos, así como técnicas de ensayos y equipamentos utilizados en la determinación de permeabilidades efectiva y absoluta en suelos saturados y no saturados con agua. Con el objetivo de medir la permeabilidad de suelos no saturados sometidos a flujo de mezclas de gasolina y alcohol, fue proyectados, construido y colocado en operación un sistema de permeámetros de pared flexible con control de succión; se desarrolló un software de control y se implementó un sistema automático de monitoramiento de la instrumentación eletrónica utilizada para medidas de variación de volumen, de presiones y de desplazamientos axiales de las muestras de suelo. Se implementó además; un sistema de bomba de flujo para aplicación de desbordamientos constantes en los ensayos de permeabilidad, y se deasarrollaron sistemas de medición del volumen de los líquidos y gases pasando por la muestra bajo diferentes gradientes de presión. Se detallan todos los desarrollos proyectados e implementaciones. Se discute las características de uso de los equipamentos y aspectos de calibración de la instrumentación eletrónica y demás accesorios, con el objetivo de definir límites de trabajabilidad, eventuales deficiencias y técnicas alternativas de ensayos que envuelven el uso de mezclas de alcohol u gasolina. Para evaluar el comportamiento de los equipos y accesorios desarrollados, se presentan y discuten los resultados de un programa experimental que considera a) el uso de muestras de un suelo inerte, incompresible dentro de los níveles de tensiones efectivas que fueron aplicadas, preparadas en laboratorio utilizando técnicas especiales para obtener una extructura repetitiva, debilmente cimentada, simulando suelos residuales de gnaise; b) ejecución de ensayos de desbordamiento constante visando la determinación de la permeabilidad absoluta de muestras saturadas utilizando como fluidos permeantes agua, ar gasolina y álcool; c) ejecución de ensayos de desbordamiento constante con el objetivo de determinar las permeabilidades efectivas a agua y aire de muestras no saturadas, sometidas a succiones constantes variando entre 10 a 60 kPa. Los resultados obtenidos indican que el equipo desarrollado y las técnicas experimentales implementadas constituyen herramientas versátiles que hacen posible la determinación directa de las permeabilidades absolutas y efectivas de forma relativamente simple y confiables.

[pt] Em operações de perfuração, é importante ter uma estimativa do gradiente de fratura de determinada formação, como o objetivo de poder estimar o máximo peso da lama necessária para a próxima seção da formação rochosa, antes de colocar o revestimento. Por esse motivo, são realizados ensaios de Leak-Off para determinar a máxima pressão que a nova seção do poço pode sustentar sem fraturar ou perder fluido, sendo realizados durante a fase de perfuração do poço, nas formações imediatamente abaixo de cada sapata de revestimento. A finalidade deste estudo é realizar a simulação numérica deste ensaio usando um programa comercial de elementos finitos para calcular a pressão de Leak-Off, considerando a taxa de bombeamento como um dado de entrada do problema e a pressão na parede do poço como uma resposta. O trabalho abordará dois cenários: uma formação rochosa permeável e uma formação rochosa impermeável constituída de rocha de sal. Deste modo, para um estudo de uma análise real de um ensaio de Leak-Off em rocha permeável e rocha impermeável, torna-se necessário a utilização de modelos que considerem poroelasticidade e fluência, respectivamente. Para a caracterização do comportamento da rocha de sal foi usada uma lei de fluência de duplo mecanismo de deformação, que considera apenas os mecanismos de fluência: planar e indefinido. Os modelos estudados foram bidimensionais e analisados sobre a hipótese de deformação plana. A hipótese, de que a pressão de Leak-Off é atingida quando a tensão tangencial efetiva é igual a zero (calculada graficamente), foi considerada. Finalmente, foram simulados alguns casos para verificar os possíveis efeitos da alteração da permeabilidade e influência do fluido de pressurização no cálculo da pressão de Leak-Off em rocha permeável. / [en] In drilling operations, it is important to have an estimate of the fracture gradient of certain formation, in order to being able to estimate the maximum mud weight required for the next section of the rock formation, before casing is placed. For this reason, Leak-Off tests are conducted to determine the maximum pressure that the new section of the well can support without fracturing or losing fluid, being made during the drilling phase of the well in formations immediately below each casing shoe. The purpose this study is to perform the numerical simulation of this test using a commercial finite element program to calculate the Leak-Off pressure, considering the pumping rate as an input data of the problem and pressure at the borehole wall as the answer. The work will address two cases: a permeable rock formation and an impermeable rock formation composed of salt rock. Thus, for studying a real analysis of a Leak-Off test in permeable and impermeable rock, it becomes necessary to use models that consider poroelasticity and creep, respectively. For the characterization of salt rock it was used a creep law of dual mechanism of deformation, which considers only the dislocation creep mechanisms: planar and undefined. The two-dimensional models were studied and analyzed under the assumption of plane strain. The hypothesis that the Leak-Off pressure is reached when the effective tangential stress is zero (estimated graphically), was considered. Finally, some cases were simulated to check the possible effects of changing the permeability and the influence of pressurized fluid in the calculation of Leak-Off pressure in the permeable rock.

[pt] Um dos grandes problemas apresentados nas Rodovias é a drenagem de água, gerada principalmente pela chuva, tendo como consequência a diminuição da resistência na estrutura do pavimento ou destruição do mesmo, causada pela pressão hidráulica. Esta pesquisa tem o objetivo de analisar a fluência do geocomposto, avaliando o comportamento drenante deste no solo, em relação à sua capacidade de vazão. Foram realizados ensaios laboratoriais de curto e médio prazo baseado no ensaio de permeabilidade planar e transmissividade em que, à medida que o geocomposto é comprimido por um carregamento constante de 10 kPa, sua vazão planar decresce e a deformação da amostra aumenta. Determinou-se a deformação por compressão ao longo do tempo de ensaio do material, que está diretamente ligado à sua capacidade de vazão. Para conferir este comportamento foi feita a modelagem da amostra de solo argiloso que inicialmente se encontra saturado e que é parte do subleito de uma rodovia em um estudo de caso, com o geocomposto como parte do sistema de drenagem (trincheira drenante) no programa PLAXIS, nas mesmas condições de carregamento, determinando-se a variação da fluência com inserção de geocomposto o que foi comparando com os valores obtidos no laboratório. Os resultados foram satisfatórios e se conclui que há geração de deformações causadas pelos carregamentos no solo, que influenciam na capacidade de vazão de drenagem do conjunto. / [en] One of the main problems that are seen on highways is that of water drainage, generated mainly by rain. This may reduce the quality and structure of the pavement as time passes or it may damage the pavement because of hydraulic pressure. This research intends to object an analysis of fluency of geocomposite; in so doing it will evaluate the behavior of geocomposite drainage on soil in relation to its capacity to flow. Test were carried out in short and half term in laboratory, based on planar permeability and transmisivity, where as the geocomposite is compressed by a constant load -in our case of 10 kPa its planar wealth decreases, but the distortion of the sample increases. To determine the distortion for compression throughout the time of the material testing, which is directly related to the flow capacity. To verify the results obtained in the laboratory, the model of the soil samples and the geocomposite were analyzed in PLAXIS program, taking into account the same conditions and characteristics of the tests. This helped us to determine the variation of fluency with the geocomposite inclusion compared to the values obtained in the laboratory. The results were satisfactory and it is concluded that there is generation of deformation caused by loads on the ground, influencing the flow capacity of the drain assembly.

[pt] O fator fundamental que leva um poço de petróleo ao colapso é o processo transiente de elevação da pressão de poros ao seu redor, devido à penetração da lama de perfuração no interior da formação. Entre as propriedades da rocha, a permeabilidade é responsável pela determinação da velocidade de penetração, bem como da profundidade atingida. Quando são perfurados folhelhos, rochas de baixa permeabilidade, uma região de dano mecânico se desenvolve ao redor do poço. Esta região é caracterizada pela alteração das propriedades mecânicas e hidráulicas da rocha. O material aumenta de volume acompanhado do surgimento de fissuras, como resultado do descarregamento e subsequente carregamento desviador. Este comportamento do material foi representado neste trabalho através de um modelo de plasticidade não-associada. Este trabalho discute a influência das tensões e da escavação sobre a permeabilidade das rochas, testando a aplicabilidade de duas relações de permeabilidade ao problema da perfuração de poços de petróleo. Estas relações foram implementadas num simulador numérico baseado no método dos elementos finitos, capaz de modelar o processo acoplado de fluxo monofásico através de um meio poroso deformável. Os resultados obtidos mostram que a consideração da permeabilidade da região circunvizinha às paredes do poço como constante, durante e após a perfuração, é uma simplificação que pode levar a erros significativos. As relações de permeabilidade adotadas, embora ainda necessitem de comprovação experimental ou de campo, contribuirão para o melhor entendimento do estudo da estabilidade de poços. / [en] The underlying factor that leads the wellbore collapse is the porepressure transient process of elevation around the wellbore due to the penetration of the drilling mud. Among the rock properties, the permeability is responsible for determining penetration speed, as well as the reached depth. When drilling shales, wich are rocks of low permeability, a zone of mechanical damage is developed around of the wellbore. This zone is characterized by the alteration of the mechanical and hydraulic rock properties. There is a material volume increase, accompanied by microcracking, as a result of the unloading and subsequent deviatoric stresses. This behavior of the material was represented in this work by a model of non-associated plasticity. Here is discussed the stresses and excavation influence on rock permeability, by testing the application of two permeability relationships to drilling problem. These relationships were implemented in a numeric simulator finite element based, wich can model the coupled process of the single-phase flow through porous media.The obtained results show that the consideration of constant permeability on zone close to the wellbore as constant, during and after the drilling, is a simplification that can lead to significant mistakes. The permeability relationships adopted, although still need experimental or field validation, will contribute to a best understanding of the study of the wellbores stability.

[pt] O aproveitamento hidroelétrico de Laúca, está localizado no km 307,5, do rio Kwanza (medido a partir de sua foz), cerca de 47 km a jusante do AHE Capanda, próximo à localidade de N hangueYa Pepe, na província do Kwanza Norte – Angola. A obra teve início no final de 2012 e terminará em 2017. Normalmente, as fundações de barragens são obras projetadas na superfície do globo e apoiadas sobre as rochas, e em muitas dessas rochas encontram-se fraturadas que geram algumas descontinuidades, ocasionando valores elevados da permeabilidade nas fundações de barragens. Esta dissertação tem como principal objetivo avaliar as condições de estanqueidade das fundações do aproveitamento hidrelétrico de Laúca. Esta avaliação foi feita a partir dos resultados de ensaios de perda d água sob pressão e interpretada através da teoria dos ensaios de Maurice Lugeon, que são realizados em maciços rochosos através de furos de sondagens em diferentes estágios. Estes ensaios têm como finalidade indicar os valores da permeabilidade e do comportamento desses maciços, em relação à percolação d água através das descontinuidades. Através da teoria de Lugeon, pode-se definir o tipo de escoamento, comportamento do preenchimento nas fraturas e fissuras que indiquem valor representativo da permeabilidade do maciço, que, por sua vez, orientará uma tomada de decisão sobre a necessidade de se adotar alguma intervenção, bem como a adoção de um programa de tratamento das fundações da barragem. / [en] The Laúca Dam is located at km 307.5 of the Kwanza River (measured from its mouth), about 47 km downstream from Capanda Hydroelectric Project, near the village of Ya N hangue Pepe in the province of Kwanza Norte - Angola. Usually dam foundations are designed and constructed along the eroded channel rivers and supported on the rocks, and many of these rocks are fractured, and generate some discontinuities with a high degree of hydraulic conductivity of the dam foundations .This dissertation aims to assess and to evaluate the seepage conditions throughout the foundations of hydroelectric Laúca. This evaluation is normally made using the tests of loss of water with pressure and interpreted using the proposal of Maurice Lugeon, i.e., the well-known in the practice of dam engineering as the Lugeon test. This test is performed in rock masses through boreholes and different stages, aims to determine the hydraulic conductivity and the behavior of the fractured rock mass, taking into the consideration the water flow through the discontinuities and fractures. Using the Lugeon set of results, it can be estimated important engineering characteristics such as: the volume and the type of flow and representatives values of the equivalent mass of the hydraulic conductivity. All this information is useful to establish the grouting procedure and also to verify the performance of the treatment carried out to reduce leakage through the dam foundation.

[pt] Nesta pesquisa, ensaios de caracterização e de permeabilidade foram realizados em uma amostra da Areia da Praia de Ipanema, RJ, tendo como ponto de partida a pesquisa realizada por Simões (2015). A caracterização incluiu granulometria por peneiramento, densidade relativa dos grãos (Gs), análise microscópica e avaliação dos índices de vazios mínimo e máximo por diferentes metodologias. Os ensaios de permeabilidade sob carga hidráulica constante foram realizados em um permeâmetro de parede flexível em corpos de prova moldados nos domínios de compacidades relativa fofo e compacto. A amostra é caracterizada como uma areia fina e média, mal graduada e uniforme, sendo constituída basicamente por grãos de quartzo, com densidade relativa (Gs) igual a 2,656. Quanto à forma, os grãos são subangulares a arredondados, com esfericidade igual a 0,7 e arredondamento igual a 0,5. Os valores obtidos de índice de vazios mínimo e máximo são, respectivamente, 0,435 e 0,760. No domínio de compacidade relativa (CR) fofo (CR da ordem de 30 por cento) foi medido um coeficiente de permeabilidade (k20 Graus C) de 2,0 x 10-2 cm/s, ao passo que no domínio compacto (CR da ordem de 80 por cento) foi medido um coeficiente de permeabilidade (k20 Graus C) de 1,2 x 10-2 cm/s, em média. Os resultados indicam ainda que a expressão proposta por Taylor (1948) que relaciona o coeficiente de permeabilidade (k) e e (3) / (1 + e) por uma reta que passa pela origem seja aplicável à Areia da Praia de Ipanema. / [en] In this research, characterization and permeability tests were performed on a sample of the Ipanema Beach Sand, RJ, considering the research carried out by Simões (2015) as the starting point. The characterization included grain size distribution by sieve analysis, specific gravity (Gs), microscopic analysis and evaluation of minimum and maximum void ratios by different methodologies. Constant head permeability tests were carried out on a flexible-wall permeameter on specimens molded in loose and dense states of relative density (Dr). The sample is characterized as a fine and medium sand, poorly graded and uniform, essentially comprised of quartz grains with specific gravity (Gs) equal to 2.656. Regarding the shape, the grains are subangular to rounded, with sphericity equal to 0.7 and roundness equal to 0.5. The values obtained for the minimum and maximum void ratios are 0.435 and 0.760, respectively. In the loose state (Dr of the order of 30 percent) an average value of permeability coefficient (k20 C Degrees) equal to 2.0 x 10-2 cm/s was measured, whereas in the dense state (Dr of the order of 80 percent) an average value of permeability coefficient (k20 C Degrees) equal to 1.2 x 10-2 cm/s was measured. The results indicate that the expression proposed by Taylor (1948), which relates the permeability coefficient (k) and e(3) / (1 + e) by a straight line that passes through the origin, applies to the Ipanema Beach Sand.

[pt] A partir da amostragem de blocos de travertino cisalhados contendo materiais representativos de zona de dano e/ou núcleo de falhas geológicas, corpos-de-prova cilíndricos constituídos tanto por rocha intacta como por rocha de falha, foram submetidos a ensaios triaxiais multi-estágios com medição de permeabilidade na direção axial, com confinamentos efetivos variáveis de 2, 5, 11, 19 e 29 MPa. O presente trabalho avalia a adequação do modelo Mohr-Coulomb com endurecimento em representar o comportamento tensão-deformação de materiais de zona de falha em travertino observado nos ensaios de laboratório e determina os parâmetros que melhor representam o comportamento experimental, além de analisar a variação da permeabilidade. Para isso, é utilizado o método de elementos finitos, através do software ABAQUS, para modelar os corpos-de-prova e simular o comportamento tensão-deformação de dois dos ensaios triaxiais realizados. Ao final do estudo são determinados os parâmetros de rocha de falha que melhor ajustam aos dados experimentais. Além disso, são determinados fatores multiplicadores de permeabilidade que representam as variações de permeabilidade esperadas a partir das deformações volumétricas nesses materiais. Esse conhecimento tem importante contribuição na previsibilidade do comportamento hidromecânico de falhas geológicas, cujo equilíbrio é alterado com a explotação de reservatórios de petróleo. / [en] From sheared travertine blocks, containing both damage zone and/or gouge representative materials, cylindrical plugs were obtained containing both intact rock and fault materials, and were submitted to triaxial tests with axial permeability measurements in effective confinement pressures of 2, 5, 11, 19 e 29 MPa. This work assess the suitability of Mohr-Coulomb hardening model to represent stress-strain behaviour of travertine fault zone materials observed in laboratory measurements and determines the parameters that best fit the experimental behavior. Furthermore, a permeability variation analysis is conducted. For this, finite element method is used through ABAQUS software, to model the plugs and to simulate the stress-strain behaviour of three triaxial tests. It is possible after all, to determine rock parameters that adjust to experimental results. Besides that, permeability multipliers are determined to adjust permeability changes due to volumetric deformations in these materials. This knowledge is an important contribution to forecast hidromechanical behavior of geological faults that may have stability altered by hydrocarbon exploitation in petroleum reservoirs.

[pt] O liner é um elemento de extrema importância no processo construtivo de um aterro sanitário, pois funciona como uma barreira capaz de impedir a percolação de agentes contaminantes através do subsolo. Os liners ou camadas impermeabilizantes são geralmente construídos a partir de materiais que possuem baixa permeabilidade. A escolha de um material adequado, assim como o controle dos processos construtivos são indispensáveis para garantir um bom desempenho da camada impermeabilizante. O processo de compactação é de extrema importância neste tipo de obra geotécnica. Os ensaios de compactação realizados em laboratório têm como objetivo reproduzir as condições de campo, no entanto, em numerosos casos há diferenças importantes entre os mecanismos de compactação utilizados, na preparação do material antes do processo de densificação e nas características das amostras, o que gera como conseqüência discrepâncias nos valores de permeabilidade de campo com os de laboratório. O objetivo principal do presente estudo é avaliar experimentalmente a influência de dois mecanismos diferentes de compactação (dinâmico, com o Proctor Normal e estático, com o método de compactação por pisoteamento) nos valores de permeabilidade de um solo coluvionar e de um composto orgânico para seu eventual uso em um liner. Os ensaios foram realizados em corpos de prova com diferentes teores de umidade, preparados com solo coletado no campo Experimental II da PUC-Rio, com composto orgânico produzido a partir do processo de compostagem da grama do Aeroporto Internacional Galeão (RJ), e com misturas em diferentes proporções de ambos os materiais. / [en] The liner is one of the most important elements in a sanitary landfill project, since it works as a barrier capable to impede seepage of pollutant substances through the subsurface. This element is usually built with materials that have low permeability. The choice of the right material as well as the control and supervision of the constructive processes are fundamental to achieve a good liner performance. The compaction process is extremely important in this type of geotechnical impoundment. Laboratory compaction intends to reproduce the field conditions; however, in some cases, there happen to be important differences between the compaction mechanisms used, the preparation of the material before the densification process and the specimens characteristics, which cause discrepancies between the permeability values obtained in the field and the ones obtained in the laboratory. The main objective of this study is to evaluate experimentally the effect of two different compaction mechanisms (dynamic, with standard Proctor and static, with the kneading compaction method) in the hydraulic conductivity of a colluvionar soil and an organic compound for their eventual use in a liner. The tests were executed using specimens with different water contents, prepared with colluvionar soil extracted from the Experimental Field II at the PUC-Rio, with the organic compound, and with mixtures of both materials in different proportions.

[pt] Rochas carbonáticas possuem atributos únicos que as distinguem das siliciclasticas e necessitam de diferentes métodos de estudo para caracterizar sua textura. Rochas carbonáticas são resultado de interações entre processos deposicionais químicos e biológicos. Os processos diagenéticos que formam e alteram estas rochas contribuem para o acúmulo de heterogeneidades. Devido ao alto teor de heterogeneidade, as propriedades medidas (e.g. porosidade e permeabilidade) variam com a escala de investigação e estudos com o compromisso a significância dos detalhes e representação espacial. Ampliar uma escala menor para maior, exige procedimentos que preservem a essência dos processos físicos de um nível mais detalhada para um mais grosseiro. Métodos simplificados para dimensionar propriedades não aditivas em outras escalas, tal como permeabilidade, geralmente não honram a heterogeneidade presente em sistemas complexos. Com isso a dinâmica dos fluidos em rochas complexas exige abordagens e métodos mais sofisticados. Este estudo é focado em desenvolver uma metodologia de avaliação da permeabilidade como parâmetro de escala para meios porosos heterogêneos. A permeabilidade é retro calculada ao emular o experimento de Darcy e resolver o fluxo no meio poroso utilizando uma formulação de elementos finitos para equação de Brinkman. O estudo iniciou com foco em sistemas paramétricos de células periódicas e posteriormente a duas microtomogra fia de rochas carbonáticas, do qual uma foi selecionada para um estudo de representatividade espacial. As células periódicas foram utilizadas para avaliar os efeitos da formação de canais e espaços vazios, em analogia a fraturas e vugos, assim como os efeitos da permeabilidade da matriz porosa. As amostras carbonáticas consistem de casos nos quais é possível observar a presença de uma combinação dos fenômenos estudadas. Por fim um estudo de representatividade foi conduzido segmentando uma amostra de micro-tomografia em suficientes sub-amostras que capazes de reproduzir a heterogeneidade espacial da amostra original. / [en] Carbonate rocks have unique attributes that distinguish them from siliciclastics and that require diferent methods of study to characterize their texture. Carbonates rocks are formed as a result of close interactions between biological and chemical depositional processes. The underlying diagenetic processes that form and alter these rocks contribute to a build-up of heterogeneities. Because of the high heterogeneity content measured properties (e.g. porosity and permeability) change with the scale of investigation and studies have struggle with a trade-off between significance of details and space representativeness. Extending a smaller scale to a larger requires scaling up procedures that preserves the essence of physical processes at one level to be summarized at the coarser level. Simplistic methods for scaling-up non-additive properties such as permeability generally do not honour the original heterogeneity present in complex systems. Therefore the dynamics of fluid flow in complex rocks demand more sophisticate methods and approaches. This study was focused in developing a methodology to evaluate the permeability as a scaling-up parameter for heterogeneous porous media. The permeability is back-calculated by emulating Darcy s experiment and solving the pore-scale ow using a Finite element formulation of Brinkman flow equation. The study was initially focused on parametric systems of periodic cells and later extended to two micro-tomography carbonate samples in which one has been selected for a spatial representativeness study. The parametric cells were used to evaluate the shape effects of channels and void spaces in an analogy to geological fractures and vugs as well as the permeability of the porous matrix. The micro-tomography carbonate samples consisted of a real case scenario in which, to a certain degree, could be observed a combination of the previously studied periodic cells. Finally a representativeness study was conducted segmenting the micro-tomography sample into suficiently sub-samples that would be capable of reproducing the spatial heterogeneity of the sample.

[pt] Rampas de revezamento (RRs) são zonas altamente deformadas e que representam caminhos preferenciais do fluxo de fluidos nos reservatórios do pré-sal. O trabalho reside no estudo do comportamento do fluxo de fluidos e da poropressão em diferentes geometrias de RRs, para cenários de injeção e produção de um reservatório carbonático. Foram construídos dois modelos 2D de RR: soft-linked e hard-linked, e atribuído a eles propriedades para os materiais matriz, RR e zona de falha e definidas as condições iniciais e de contorno. Para cada modelo foram gerados três submodelos, nos quais se variou a posição dos poços. Definiu-se dois pontos observadores, um para cada modelo, no centro das RRs e foram testados sete cenários. Os resultados mostraram que, de maneira geral, as rampas soft-linked promovem uma maior comunicação no reservatório do que as rampas hard-linked. A influência da geometria da rampa foi significativa nas condições em que a permeabilidade da rampa e da matriz eram mais baixas e a poropressão não apresentou grande variação, ou seja, em reservatórios carbonáticos, cujo fluxo é dominado principalmente por falhas e fraturas. Contudo, à medida que a porosidade e permeabilidade aumentaram, assim como a variação da poropressão, a geometria da rampa passou a ter uma importância secundária comparada à disposição dos poços, ou seja, em reservatórios carbonáticos, cuja matriz é de boa qualidade permo-porosa. As fraturas na RR, a depender da direção em relação ao campo de tensões, tornaram o fluxo tortuoso. O estudo realizado trouxe importantes informações que podem auxiliar na otimização de malhas de drenagem de reservatórios carbonáticos e na recuperação dos hidrocarbonetos. / [en] Relay Ramps (RRs) are highly deformed zones and represent preferential fluid flow paths in pre-salt reservoirs. The purpose of this work is to study the behavior of fluid flow and poropressure in different relay ramp (RR) geometries, for injection and production scenarios of a carbonate reservoir development. Two 2D ramp models were built: soft-linked and hard-linked, assigned properties for the matrix, relay ramp and fault zone (damage zone and fault core) materials and defined initial and boundary conditions. For each model three sub models were generated, in which the position of the wells variated. Two observer points were defined, one for each model, in the center of the RRs and seven scenarios were tested. The results showed that, in general, soft-linked ramps promote greater reservoir communication than hard-linked ramps. The geometry influence of the ramp was significant in the conditions where the ramp and matrix permeability were lower and the poropressure did not vary much, that is, in carbonate reservoirs, whose flow is mainly dominated by faults and fractures. However, as porosity and permeability increased in the ramp and matrix, as well as the variation of poropressure, the geometry of the ramp became of secondary importance compared to the wells layout, that is, in carbonate reservoirs, whose matrix has high porosity and permeability. The fractures in RR, depending on the direction in relation to the stress field, made the flow tortuous. The study brought important information that can help in the optimization of drainage plan in carbonate reservoirs and the recovery of hydrocarbons.