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[pt] GEOMECÂNICA DE ROCHAS SALINAS APLICADA A PROJETOS ESTRATÉGICOS DE ENGENHARIA / [en] SALT GEOMECHANICS APPLIED TO STRATEGIC ENGINEERING PROJECTSPEDRO ALCIDES LOBO PENNA FIRME 20 June 2022 (has links)
[pt] A importância do sal em diversas atividades humanas tem acompanhado as
fases principais da civilização. Aplicações estratégicas e inovadoras envolvendo
rochas salinas são planejadas até os dias atuais, tais como barreiras geológicas
para abandono de poços e cavernas de estocagem para novas fontes de energia
ou descarbonização. Esta tese foca no comportamento geomecânico do sal com
atenção especial à fluência, dilatância, efeitos térmicos e seus impactos no
comportamento hidráulico. Modelos deram suporte ao desenvolvimento de
metodologias para avaliação de condições de integridade e estanqueidade de
projetos estratégicos no contexto de energia. Eles incluem o abandono de poços
do pré-sal, cavernas de sal e sal como rocha capeadora de reservatórios
carbonáticos. Simulações numéricas avançadas utilizando o framework GeMA
investigaram cenários representativos de cada projeto. Para tanto, modelos
constitutivos de fluência, condições de contorno customizadas e variáveis de
saída específicas foram implementados. Dentre os modelos de fluência, o EDMT
foi desenvolvido no contexto desta pesquisa de doutorado, com foco no sal
brasileiro. Os estudos de caso conduziram a observações importantes. Um poço
do pré-sal pode fechar completamente por fluência após a remoção do
revestimento. A redução da pressão e o aquecimento do poço aceleraram seu
fechamento de modo significativo. No cenário mais crítico, a permeabilidade final
foi ligeiramente superior a 100 vezes o valor inicial. Uma caverna de sal pode
suportar mecanicamente ciclos de pressão causados por um esquema
contingencial de fornecimento de hidrocarbonetos, embora uma permeabilidade
final de 6,5 vezes o valor inicial tenha sido observada. Na geomecânica de
reservatórios, a contribuição da fluência da rocha capeadora na subsidência é
pequena e irreversível mesmo que a pressão do reservatório seja recuperada. As
mudanças na permeabilidade foram sutis apesar da contribuição da fluência do
sal e da variação de pressão do reservatório. A revisão da literatura, os modelos
de fluência, as metodologias de análise, as funcionalidades incorporadas ao
framework e as discussões motivadas pelos estudos de caso representam o valor
agregado da tese para a comunidade científica e para a indústria no que tange ao
aproveitamento estratégico de rochas salinas. / [en] The importance of salt in many human activities has accompanied the main
phases of civilization. Strategic and innovative applications in salt rocks are
planned until the present day, such as geological barriers for well abandonment
and storage caverns for new energy sources or decarbonization. This thesis
focuses on the geomechanical behavior of salt with special regards to creep,
dilation, thermal effects and their impact on the hydraulic behavior. Models have
supported the development of methodologies to assess integrity and tightness
conditions of strategic projects in the context of energy. These include Pre-salt well
abandonment, salt caverns and salt as caprock of carbonate reservoirs. Advanced
numerical simulations using the framework GeMA have investigated
representative scenarios of each project. To this end, creep constitutive models,
customized boundary conditions and specific output variables have been
implemented. Among the creep models, the EDMT has been developed in the
context of this doctoral research, focusing on Brazilian salt. The case studies have
led to important findings. A Pre-salt well can close completely by creep after casing
removal. Pressure reduction and well heating have accelerated closure
significantly. In the most critical scenario, the final permeability was slightly higher
than 100 times the initial value. A salt cavern can mechanically support pressure
cycles caused by a contingency hydrocarbon supply scheme; however, a final
permeability of 6.5 times the initial value has been noticed. In reservoir
geomechanics, the caprock creep contribution in the subsidence is small and
irreversible even if the reservoir pressure is recovered. Permeability changes have
been subtle despite the creep contribution and the reservoir pressure variation.
The literature review, the creep models, the analysis methodologies, the
capabilities incorporated into the framework and the discussions motivated by the
case studies represent the added value of the thesis to the scientific community
and industry regarding the strategic use of salt rocks.
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[pt] EFEITO DA FLUÊNCIA DO SAL NO CRESCIMENTO DE PRESSÃO EM ANULAR CONFINADO DE POÇOS DE PRÉ-SAL / [en] SALT CREEP EFFECT ON THE ANNULAR PRESSURE BUILD UP IN SUBSALT WELLSHERNAN EDUARDO EISENHARDT PEREZ 01 February 2016 (has links)
[pt] Este trabalho apresenta o crescimento de pressão no anular causado pela
fluência do sal e relaciona com o cálculo deste fenômeno quanto ao efeito
térmico, que é normalmente conhecido por APB (annular pressure build-up). Este
fenômeno não é modelado em softwares comerciais e deve ser considerado em
poços de pré-sal. O cálculo de APB considera três mecanismos geradores de
pressão no anular: expansão térmica do fluido do anular, expansão do tubing e
influxo e efluxo do fluido confinado no anular. Mudanças no volume do anular,
causados pela fluência do sal, podem ser tratadas como um quarto mecanismo,
equivalente ao influxo de fluido no cálculo do APB. O cálculo deste fenômeno
pode ser incorporado a um modelo de cálculo acoplado ( multistring casing
design ) através da programação do APB causado pelo efeito de expansão térmica
dos fluidos confinados e o APB causado pela fluência do sal. Para isso é
necessário adotar um modelo constitutivo para descrever o comportamento de
fluência desta rocha em função do estado de tensão, perfil de temperatura, tipo de
sal, tempo decorrido, energia de ativação e outros fatores. Os efeitos de APB
devido à fluência do sal podem ser mais pronunciados quando a sapata do
revestimento é assentada em um intervalo de sal com elevado gradiente de
sobrecarga e elevado gradiente geotérmico. Não considerar o efeito da fluência do
sal no crescimento de pressão do anular (APB) pode causar um dimensionamento
inadequado de revestimento ou packoff e levar a perda da integridade do poço. / [en] This paper presents the annular pressure build-up caused by salt creep and
link to current calculation of this phenomenon due to thermal effect, which is
commonly known as APB. This phenomenon is not currently modeled on
commercial software and should be considered in subsalt wells. The calculation of
APB considers three generator mechanisms: thermal expansion of annular fluid,
influx or efflux and tubing buckling. Changes in the annular volume, caused by
salt creep, may be treated as a fourth mechanism, equivalent to the influx in
current calculation of APB. The calculation of this phenomenon can be
incorporated into a multistring casing design model by programming the thermal
expansion effect and the APB caused by salt creep. This requires adopting a
constitutive model to describe the creep behavior of rock for differential stress,
temperature profile, salt type, salt thermal activation and other factors. When the
casing shoe is seated in deep salt sections with high overburden gradient and high
temperature from the produced hydrocarbons, effects of APB due to salt creep and
thermal effects may be more pronounced. Not considering the salt creep effect in
the annular pressure build-up (APB) can lead to inadequate casing design and
possible loss of well integrity.
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