[pt] Zonas de falha são estruturas geológicas usualmente presentes em subsuperfície. Na indústria de óleo e gás, tais estruturas podem trazer diferentes impactos, tanto no comportamento geomecânico dos campos quanto na produção nos reservatórios. Em geral, as zonas de falha são compostas pelo núcleo e pela zona de dano. O núcleo é responsável pela compartimentalização de reservatórios atuando como barreira para a passagem de fluidos. A zona de dano, região de rocha deformada adjacente ao núcleo, pode ter um impacto direto na produção, criando caminhos de fluxo preferencial ou barreiras, dependendo das feições geológicas formadas no processo de deformação. Enquanto o núcleo pode ser caracterizado com larguras da ordem de centímetros a alguns metros, as larguras das zonas de dano são uma grande incerteza. Este trabalho apresenta uma metodologia para a modelagem numérica da geração de zonas de dano. A metodologia é baseada no método de elementos finitos, em modelos constitutivos elastoplásticos representativos do comportamento geomecânico de rochas, e na aplicação de deslocamentos prescritos (rejeito) para simular o processo de formação da falha. Diversos cenários são analisados considerando o impacto dos parâmetros geomecânicos das rochas e as distâncias relativas entre duas falhas na definição das zonas de dano. Em seguida, a metodologia é utilizada para a análise de regiões favoráveis à trajetória de um poço de produção localizado entre três falhas geológicas. Os resultados obtidos demonstram que a metodologia proposta pode servir como base para caracterizar as zonas de dano em falhas geológicas. / [en] Fault zones are geological structures usually present in subsurface. In the oil and gas industry, such structures can have different impacts on geomechanical behavior and on reservoir production. In general, fault zones are composed by a core and a damage zone. The core is responsible for the compartmentalization of reservoirs, acting usually as a barrier for fluid flow. The damage zone is the region of rock deformed adjacent to the core that may directly impact on production, creating preferential flow paths or barriers, depending on the geological features triggered in the deformation process. While the core width can be in the order of centimeters to a few meters, the damage zone width is uncertain. This work presents a methodology for numerical modeling of the generation of damage zones. The methodology is based on finite element method, elastoplastic constitutive models representative of the geomechanical behavior of rocks, and on the application of prescribed displacements to simulate the fault formation process. Several scenarios are analyzed considering the impact of the geomechanical parameters of rocks and the relative distances between two faults to characterize the damage zones. Then, the methodology is used to analyze regions favorable to the trajectory of a production well located between three geological faults. The obtained results demonstrate that the proposed methodology can serve as a basis for characterizing damage zones in geological faults.

[pt] A caracterização das zonas de dano no entorno das falhas geológicas é importante para a indústria de óleo e gás pois as estruturas geológicas presentes podem afetar tanto os processos de fluxo nos reservatórios quanto o comportamento geomecânico dos campos. Como aproximação inicial, a espessura das zonas de dano tem sido correlacionada diretamente com os rejeitos de falha. No entanto, a dispersão dos dados levantados em campo indica que outras variáveis, além do rejeito, também podem afetar à espessura da zona de dano, particularmente em rochas carbonáticas. Neste sentido, o objetivo desta dissertação é a avaliação do impacto das propriedades geomecânicas dos carbonatos na previsão da espessura da zona de dano em falhas geológicas dos campos do pré-sal Brasileiro. Em função das incertezas na definição das propriedades geomecânicas, estas foram inferidas a partir de correlações empíricas que foram estabelecidas com a porosidade. Em seguida, fazendo uso de modelagem numérica, se realizou um planejamento de experimentos, obtendo-se a espessura da zona de dano a partir de diferentes combinações de parâmetros geomecânicos. Logo, empregando o método da superfície de resposta, foram definidos modelos de regressão que preveem a espessura da zona de dano a partir do rejeito e da porosidade das rochas carbonáticas avaliadas. Os resultados indicam que os modelos de regressão propostos permitem estimar espessuras de zonas de dano consistentes com as observações em campo, e, portanto, podem ser utilizadas para uma caracterização preliminar das zonas de dano nos processos exploratórios da indústria de óleo e gás. / [en] The characterization of damage zones surrounding geological faults is important for the oil and gas industry, as the geological structures present can affect both the fluid flow in reservoirs and the geomechanical behavior of fields. As an initial approximation, the width of damage zones has been directly correlated with fault throw. However, the dispersion of data collected in the field indicates that other variables, besides fault throw, can also affect the width of the damage zone, particularly in carbonate rocks. In this sense, the objective of this dissertation is to evaluate the impact of geomechanical properties of carbonates on the prediction of the thickness of the damage zone in geological faults in the Brazilian pre-salt fields. Due to uncertainties in defining geomechanical properties, they were inferred from empirical correlations that were established with porosity. Then, using numerical modeling, a design of experiments was carried out, obtaining the width of the damage zone from different combinations of geomechanical parameters. Next, employing the response surface method, regression models were defined that predict the width of the damage zone from fault throw and porosity of the evaluated carbonate rocks. The results indicate that the proposed regression models allow for the estimation of damage zone widths consistent with field observations and therefore can be used for preliminary characterization of damage zones in exploration processes in the oil and gas industry.