Made available in DSpace on 2014-06-12T17:40:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6249_1.pdf: 1353042 bytes, checksum: 50b1ffa43e2730186dd65167ccaade81 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / O comportamento macroscópico de um material pode ser descrito através de modelos constitutivos adequados a capturar as feições estruturais observáveis durante as diversas etapas da solicitação mecânica. A resposta constitutiva de maciços rochosos revela que, para determinados níveis de carregamento, modelos hidro-mecânicos baseados nas teorias da poroelasticidade representam satisfatoriamente as condições de equilíbrio de tensões e de fluxo. Os indícios do surgimento e evolução de algumas estruturas tais como fissuras e a localização de deformações/tensões durante a escavação em rochas, por exemplo, requerem a adoção de modelos inelásticos, como os baseados na Mecânica do Dano Contínuo, formulados em consistência com os princípios da termodinâmica dos processos irreversíveis. A redução progressiva das propriedades mecânicas (rigidez e resistência) da matriz porosa e o aumento na permeabilidade, evidenciados experimentalmente, são os reflexos mais visíveis do processo de danificação de um meio rochoso. Uma etapa crucial da formulação matemática do modelo de danificação consiste na escolha de uma variável de dano, necessária à descrição do grau de degradação sofrida pelo material. A adoção de uma variável escalar (dano isotrópico), além da facilidade concernente à sua implementação numérica, apresenta resultados satisfatórios em muitos casos. Durante o processo de elaboração do modelo constitutivo de um material que se danifica foram introduzidas variáveis de estado necessárias para representar as diversas configurações de equilíbrio assumidas pelo maciço. Além disso, para o modelo de dano isotrópico implementado neste trabalho, definiu-se uma superfície de danificação descrita por meio de uma função de dano, elaborada tanto no espaço das tensões quanto no das deformações. Para calcular o valor do dano em cada estágio de carregamento, fez-se uso de variáveis internas em ambos os espaços. A formulação matemática do modelo de dano aqui desenvolvido foi executada no espaço das deformações, uma vez escolhido o estado de deformações do material para representar as variáveis observáveis. A etapa de aplicação do modelo de dano fez-se mediante modelagens hidro-geomecânicas conduzidas em formações rochosas (entre as quais o caso de uma perfuração de um poço horizontal) utilizando-se o código de elementos finitos CODE_BRIGHT. A análise dos resultados obtidos mostrou-se satisfatória e coerente com observações experimentais, dentro da abordagem mecânica adotada

[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] Em uma simulação de reservatório convencional, geralmente o modelo de fluxo de fluido de uma área de interesse recebe mais atenção do que o modelo geomecânico. Nos estudos de fluxo, são analisadas as variações de pressão de poros, saturação de fluidos e temperatura no reservatório, resultantes da produção e injeção de fluidos durante a fase de explotação do campo. Porém, o comportamento mecânico da rocha também chamado, na indústria do petróleo, de efeito geomecânico é aproximado em uma simulação convencional de reservatórios através de apenas um único parâmetro mecânico: a compressibilidade da rocha, insuficiente para avaliar de maneira adequada, o efeito que a variação do estado de tensão nas rochas reservatório e adjacentes exercem sobre a pressão de poros no reservatório. Em função disso, um dos objetivos deste trabalho é analisar como a variação de propriedades das rochas e dos fluidos pode impactar na produção de hidrocarbonetos e na ordem de grandeza da compactação e subsidência. Outro objetivo igualmente importante é a criação de um fluxo de informações que permite estimar as propriedades mecânicas das rochas a partir de dados provenientes de perfilagem, de maneira a dar maior acurácia aos dados utilizados. Dessa forma, as análises feitas utilizaram a metodologia desenvolvida pelo GTEP/PUC-Rio, a qual permite que sejam feitas simulações parcialmente acopladas de duas vias entre o simulador de fluxo IMEX e o programa de análise de tensões CHRONOS. Os resultados obtidos permitiram concluir que o início da liberação de gás dentro do reservatório tem impacto não só na explotação de fluidos, como também na desaceleração do processo de compactação do reservatório. Além disso, mudanças de propriedades nas rochas adjacentes não geram comportamentos semelhantes de deslocamentos para todos os horizontes observados. / [en] In a conventional reservoir simulation, usually the fluid flow model of an area of interest receives more attention than the geomechanics model. In these studies, the pore pressure, fluid saturation and reservoir temperature variations resulting from the production and injection of fluids during the field exploitation phase are analyzed. However, less attention is given to the mechanical behavior of rock, also called geomechanical effects in the petroleum industry, which is approximated in a conventional reservoir simulation using only a single mechanical parameter: the compressibility of the rock, which is insufficient to adequately evaluate the effect that the variation of the stress state in the reservoir and in the adjacent rocks exerts on the pore pressure in the reservoir. Because of that, this work aims at analyzing how the variations of rocks and fluids properties may affect the production of hydrocarbons and the order of magnitude of compaction and subsidence. Another equally important objective is the creation of an information flow that allows the estimation of the mechanical properties of the rocks, based on log data, in order to give greater accuracy to the data used. Thus, the analyses were performed using a methodology developed by the GTEP / PUC-Rio, which makes it possible to perform two way partially coupled simulations between the conventional flow simulator (IMEX) and the stress analysis program (CHRONOS). The obtained results indicate that the initiation of the gas released inside the reservoir has an impact not only on the exploitation of fluids, but also on the deceleration of the reservoir compaction process. In addition, changes in the properties of adjacent rocks do not generate a similar displacement behavior for all observed horizons.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-11-30T13:05:16Z No. of bitstreams: 1 2016_NiéciodaCostaAnunciaçãoJunior.pdf: 3266404 bytes, checksum: a46d12c83b023c161a5107d9a8a91ad6 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-01-30T21:25:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_NiéciodaCostaAnunciaçãoJunior.pdf: 3266404 bytes, checksum: a46d12c83b023c161a5107d9a8a91ad6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-30T21:25:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_NiéciodaCostaAnunciaçãoJunior.pdf: 3266404 bytes, checksum: a46d12c83b023c161a5107d9a8a91ad6 (MD5) / Este trabalho tem o objetivo de usar o Método dos Elementos de Contorno (MEC) e um Algoritmo Genético (AG) para resolver um problema de poroelasticidade dinâmica, considerando a engenharia inversa. O problema inverso é formulado como um procedimento de otimização no qual um Algoritmo Genético determina o melhor conjunto de constantes do material. O procedimento de caracterização proposto apresenta uma metodologia para determinar as propriedades mecânicas das rochas através do processo de otimização de ajuste de curva, uma vez que a curva x amplitude de frequência é conhecidao. As equações governantes para o problema apresentado são introduzidas considerando as variáveis de tensão-deformação na formulação estabelecida por Biot para o problema de porosidade dinâmica. A metodologia mostrou boa precisão para determinar as propriedades mecânicas da rocha. / This research aims to use the Boundary Element Method (BEM) and a genetic algorithm (GA) to solve a problem of dynamics poroelasticity considering inverse engineering. The inverse problem is formulated as an optimization procedure in which an genetic algorithm determines the best set of material constants. The procedure of characterization proposed, presente a method to determine the mechanical properties of the stone through the optimization process of curve fitting in a once that curve x amplitude of frequency is known. The governing equations for the problem presented are introduced considering the tension of variable- deformation in formulation established by Biot to the problem of dynamic porosity. The methodology showed good precision to determine the mechanical properties of the stone.

Orientador: Jose Luiz Antunes de Oliveira e Sousa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-19T20:26:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Siqueira_CesarAugustoMonteiro_M.pdf: 19078048 bytes, checksum: b112ce32ebf7ad5d6b6416bfc43ab9f4 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: A técnica dos elementos fmitos, aliada aos conceitos de Programação Orientada por Objetos, é aplicada na análise de problemas da Teoria da Poroelasticidade Acoplada, no estado plano de deformações. A técnica dos elementos fmitos foi escolhida devido a dificuldade de obtenção de soluções analíticas, que geralmente requerem simplificações excessivamente restritivas. A Programação Orientada por Objetos é utilizada devido a grande flexibilidade proporcionada por essa filosofia de programação quanto à extensão do sistema para problemas mais complexos, e também devido à disponibilidade de um sistema orientado por objetos para a utilização da técnica dos elementos fmitos. Ao sistema foi incluída uma nova classe responsável pelas informações referentes às equações diferenciais, condições de contorno, e condições iniciais da Teoria da Poroelasticidade. São apresentadas as formulações teórica e numérica do problema, de acordo com a teoria de Biot, assim como a implementação computacional. O sistema é validado através da comparação com resultados analíticos e numéricos encontrados na literatura. Para esta validação foram analisados os problemas de uma coluna poroelástica, e de consolidação de uma argila saturada sob ação de uma sapata de fundação. Foi feito um estudo de caso para um poço em um meio poroelástico, em que pressões, tensões efetivas e tensões totais são analisadas e comparadas com soluções analíticas. Possíveis extensões ao sistema, visando o tratamento de problemas mais complexos são discutidas / Abstract: The finite element technique and concepts of object oriented programming are applied to the solution of plane strain problems from Biot' s Theory of Poroelasticity. The fmite element technique was chosen due to the difficulty in obtaining analytic solutions, which, generally, require toa restrictive simplifications. The object oriented programming is used because of its high flexibility in the extension of the system to handle more complex problems. AIso the availability of a general purpose object oriented system to handle the finite element technique helped in the decision. Classes which are responsible for handling the information related to the equations of poroelasticity, boundary conditions and initial conditions were introduced to the system. The numerical formulation according to Biot' s theory, and computational implementation, are discussed. The system is validated through the comparison to numerical and analytical results found in the literature. This validation was perfomed by solving a problem of a poroelastic column, and a problem of consolidation of a saturated day, subject to a partially distributed load on the surface. An application was performed to analyse the problem of a wellbore in a poroelastic medium, in which, pressures, effective and total stresses are computed and compared to analytic solutions. Possible extensions to the system, aiming at the treatment of more complex problems, are discussed. / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientador: Osvaldo Luís Manzoli / Resumo: Materiais porosos constituem uma grande gama de materiais que podem ser encontrados na natureza ou em forma artificial. Rochas reservatório é um exemplo importante desse tipo de material, sendo o estudo delas a motivação principal desse trabalho. O estudo de rochas reservatório, de onde são extraídos gases e petróleo, consiste em um problema físico no qual os sistemas mecânico e hidráulico são acoplados. O acoplamento ocorre pois as deformações (no sistema mecânico) inuenciam as pressão (no sistema hidráulico), que por sua vez inuenciam as tensões (sistema mecânico). As equações governantes do sistema mecânico são mostradas e as do hidráulico deduzidas. Para a resolução do problema, o Método dos Elementos Finitos (MEF) foi utilizado para ambos os sistemas físicos, logo, as equações governantes são apresentadas em sua forma fraca e, então, aproximada pelo MEF. Numericamente, o acoplamento pode ser tratado de diferentes maneiras, seja considerando um dos sistemas de maneira bem pobre tal como fórmulas empíricas simplistas, seja considerado os sistemas de maneira individual, ou então de maneira completa. Essa última maneira de considerar um acoplamento, o acoplamento total, é formulada, programada e testada nesse trabalho. Para validar a implementação, dois problemas foram analisados: Problema de Terzaghi e Problema Mandel, ambos com solução analítica conhecidas. Os resultados obtidos numericamente comparados aos analíticos indicam que o método totalmente acoplado foi bem implem... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Porous materials constitute a wide range of materials that can be found in nature and arti cially. Reservoir rock is an important example of this kind of material, which is the main motivation of this work. The study of reservoir rocks, from which gases and oil are extracted, consists of a physical problem in which mechanical and hydraulic systems are coupled. The coupling occurs because the deformations (in the mechanical system) in uence the pressure (in the hydraulic system), which in turn in uence the stresses (mechanical system). The governing equations of the mechanical system are shown and those of the hydraulic system are deduced. To solve the problem, the Finite Element Method (FEM) is used for both physical systems, so the governing equations are presented in their weak form and then approximated according to the FEM. Numerically, the coupling can be handled in di erent ways, either by considering one of the systems in a very poor way by using simplistic empirical formulas, by considering the systems individually, or in a complete manner. The latter one, the fully-coupled treatment, is formulated, programmed and tested in this work. To validate the implementation, two problems has been analyzed: Terzaghi Problem and Mandel Problem, both with known analytical solutions. The comparison between the results obtained numerically and analytically indicates that the fully coupled method has been well implemented in both 2D and 3D cases. The numerical oscillation existing i... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Renato Pavanello / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T17:42:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Chang_PauloLeeKungCaetano_M.pdf: 2268901 bytes, checksum: 969b1f62e6eb27512023a9dccd41cac6 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Neste trabalho estuda-se a propagação de ondas em meios elásticos periódicos e meios poro-elásticos. Para o estudo da propagação de ondas em meios elásticos periódicos, modelos discretos uni e bidimensionais são gerados - seguindo padrões encontrados na literatura - e simulados para a obtenção da estrutura de banda e da resposta em frequência, com o objetivo de observar-se o fenômeno band gap. Em seguida, estuda-se a propagação de ondas e a absorção em meios poro-elásticos periódicos. As equações diferenciais de movimento acopladas da poro-elasticidade são obtidas da formulação mista (u,p), baseada no modelo de Biot-Allard. A modelagem numérica do problema de propagação de ondas em meios poro-elásticos é feita utilizando-se o método dos elementos finitos. Mostra-se por meio de simulações numéricas como os padrões de periodicidade influenciam na estrutura de banda da matriz elástica do material poro-elástico e no comportamento global da curva de absorção. Finalmente, as principais conclusões são apresentadas e sugestões para trabalhos futuros são propostas / Abstract: In this work, a study of propagation of sound in elastic periodic materials and poroelastic media is made. One and two dimension discreet models are produced - following the literature - for the purpose of studying wave propagation in periodic elastic materials. The band structure and the frequency response of these materials are obtained by simulation of these models with the intention of observing the phenomenon of band gap. The case for periodic porous media is then studied. The wave equations for the poroelastic media are derived from the mixed displacement-pressure formulation based on the Biot-Allard's poroelasticity equations. The numerical solution of the wave propagation in porous media problem is calculated by the finite element method. It is showed how different periodic patterns affect the band structure of the solid phase of the porous materials and its acoustic absorption. Finally, the main conclusions are presented and some suggestions for future work are made / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2018-07-26T11:55:59Z No. of bitstreams: 1 ruyfreitasreis.pdf: 3379949 bytes, checksum: a3dba87d62cc183caa47e77b29eea593 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-09-03T16:19:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ruyfreitasreis.pdf: 3379949 bytes, checksum: a3dba87d62cc183caa47e77b29eea593 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-03T16:19:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ruyfreitasreis.pdf: 3379949 bytes, checksum: a3dba87d62cc183caa47e77b29eea593 (MD5) Previous issue date: 2018-07-20 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Edema é um dos sintomas mais comuns em uma doença infecciosa, juntamente com calor, vermelhidão e dor. Muitas vezes, o edema é consequência da interação entre o sistema imunológico e a dinâmica do fluido intersticial. Deste modo, quando um patógeno entra no corpo de um animal, a consequência natural é uma reação imunológica ativada por citocinas produzidas pelos macrófagos. Esta resposta imune recruta outras células do sistema imunológico, e.g. neutrófilos, que são responsáveis por localizar e destruir estes invasores. Este processo fisiológico pode ser matematicamente descrito por um sistema não linear de equações diferenciais parciais (EDP) com uma aproximação em meios porosos. A fim de simplificar a modelagem, foi considerada somente a interação entre o neutrófilo e o patógeno (uma bactéria não especifica). A dinâmica do fluido intersticial pode ser influenciada pelo sistema linfático, capilares sanguíneos, além da reação inflamatória. Inicialmente, neste trabalho é apresentada uma aproximação com a porosidade constante, seguida por uma segunda abordagem utilizando a teoria da poroelasticidade proposta por Biot. A influência do sistema imune é feita por meio de um acoplamento com a equação de Starling, que modela o fluxo nas membranas capilares. As simulações foram apresentadas, em sua maioria, em um domínio unidimensional, a fim de facilitar a compreensão dos resultados. Além disso, um estudo de caso bidimensional no eixo curto do coração também é apresentado, para simular o edema devido a uma miocardite bacteriana. O método numérico utilizado para as simulações unidimensionais é o método dos volumes finitos (MVF) e para as simulações bidimensionais é o método dos elementos finitos (MEF). Finalmente, este estudo também realizou validações qualitativa dos resultados in silico com dados in vivo, a fim de avaliar a modelagem proposta. / Edema is one of the most common symptoms found in infectious diseases along with heat, redness, and pain. Often, edema may be a consequence of interstitial fluid dynamics and their interactions with the immune system. So, when a pathogen enters into the body, the natural consequence is an immunological reaction triggered by the production of cytokines by macrophages. This immunological response recruits other immune cells, e.g. the neutrophils, responsible for seeking and destroying these foreign invaders. This physiological process can be mathematically modeled by a nonlinear system of partial differential equations (PDE) based on porous media approach. In order to simplify the model, just the interaction between neutrophils and pathogens (an unspecified bacteria) is considered. The interstitial fluid dynamics can be influenced by the lymphatic system, blood capillaries, along with the inflammatory reaction. Initially, this work presents an approximation using constant porosity followed by a second approach using the poroelasticity theory proposed by Biot. The influence of the immune system is coupled by the Starling equation which models the flow in the capillary membranes. The simulations were presented, mostly, in a unidimensional domain, in order to make easier the comprehension of the results. Moreover, a two-dimensional study in the heart short axis is also presented to simulate a bacterial myocarditis. The numerical method used in unidimensional simulations is the finite volume method (FVM) and for the two-dimensional simulation is the finite element method (FEM). Finally, this study makes a qualitative validation of the in silico results with in vivo experimental data, in order to evaluate the proposed model.

Orientador: Philippe Remy Bernard Devloo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-23T03:59:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DuranTriana_OmarYesid_M.pdf: 4774391 bytes, checksum: f29f87826d760e9d63ab1efb621493f4 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A reativação de falhas, resultante de variações na pressão de poros, pode ocasionar atividades sísmicas, subsidência, dano nos poços e criação de caminhos de escape dos fluidos contidos nos reservatórios. Para se garantir uma produção de hidrocarbonetos eficiente, mostra-se um fator crítico a avaliação das tendências de reativação das falhas existentes no meio poroso. Neste trabalho, apresenta-se uma aproximação numérica para uma análise de deformação quase-estática com escoamento monofásico, considerando a compressibilidade da rocha e dos fluidos. Um modelo bidimensional foi empregado considerando a teoria de poroelasticidade linear e um novo tratamento da poroelasticidade através de estruturas de dados multifísicos. Formas adimensionais das equações de poroelasticidade são apresentadas, juntamente com a reprodução de diversas soluções analíticas e semi-analíticas das mesmas em semiespaços, com o propósito de se validar o algoritmo desenvolvido. O modelo computacional foi utilizado para avaliar as mudanças de tensão, no reservatório e em suas fronteiras, com o objetivo de se estudar as tendências reativação de falhas em diferentes cenários. As tendências de reativação de falhas, resultantes da indução de variações de tensão na rocha, foram calculadas através do método de variação de tensão de ruptura de Coulomb para a definição das seções com potencial de deslocamento por tensões cisalhante das falhas pre-existentes em tempos específicos, associados com as alterações na pressão de poros. Mostrou-se que a reativação de falhas depende da geometria de reservatório, das propriedades poroelásticas da rocha, coeficiente de atrito e a distribuição da pressão de poros. Um estudo sobre precisão dos cálculos baseado na dimensão do material circundante é apresentada e vários cenários com diferentes programas depleção foram avaliados para determinar a influência das taxas de produção sobre a tendência de reativação das falhas / Abstract: Fault reactivation resulting from pore pressure changes may be accompanied by seismic activity, subsidence, well damage and the creation of fluid leakage paths. To ensure acceptable reservoir performance in hydrocarbon production, it is critical to assess the reactivation tendencies of existing faults. In this work, a numerical approximation is presented that allows quasi-static deformation coupled with monophasic flow considering compressible constituents. Two dimensional modeling is carried out using the theory of linear poroelasticity and a new treatment of poroelastic equations defined into a multiphysics data structure. Dimensionless forms of poroelasticity equations are presented and several analytic and semi analytic solutions, as well as poroelastic inclusion theory were reproduced with the proposed implementation in order to validate it. The computational model is used to evaluate the stress changes around and into the reservoir in order to assess the fault reactivation tendency at different scenarios. Fault reactivation tendency resulting from induced stress changes was calculated using the Coulomb failure stress change method for definition of the shear slip potential along pre-existing faults at one specific time associated to pore pressure change. It was found that fault reactivation tendency depends on the reservoir geometry, poroelastic properties of the reservoir and surrounding rocks, reservoir geometry, static friction coefficient, and pore pressure distribution. A numerical study about the accuracy of surrounding material dimensions is presented and several scenarios with different depletion programs were evaluated to determine the influence of the production rates over fault reactivation tendency / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2017-12-12T10:49:35Z No. of bitstreams: 1 Thesis - Thiago Quinelato.pdf: 2369263 bytes, checksum: 6a1ac9e2d37bb0377981785cfa50683c (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2017-12-12T10:50:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Thesis - Thiago Quinelato.pdf: 2369263 bytes, checksum: 6a1ac9e2d37bb0377981785cfa50683c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-12T10:50:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thesis - Thiago Quinelato.pdf: 2369263 bytes, checksum: 6a1ac9e2d37bb0377981785cfa50683c (MD5) Previous issue date: 2017-03-01 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Esta tese é focada no desenvolvimento e na análise de aproximações em dimensão finita das equações que descrevem problemas de elasticidade linear e poroelasticidade. A estratégia de aproximação é baseada em formulações de elementos finitos mistas hibridas desses problemas e a construção dos espaços de dimensão finita é guiada por várias propriedades desejadas: continuidade das trações (conservação do momento linear), simetria do tensor de tensão (conservação do momento angular), número reduzido de graus de liberdade globais e robustez sob distorção de malha. A principal dificuldade está relacionada com o atendimento simultâneo da condição inf-sup e da simetria do tensor de tensão. O ultimo requisito é relaxado, sendo satisfeito de maneira fraca pela introdução de um multiplicador de Lagrange. A maior contribuição é o desenvolvimento e a análise de espaços de dimensão finita estáveis para aproximação mista dos problemas de elasticidade linear e poroelasticidade em malhas quadrilaterais arbitrárias. Esses espaços são capazes de fornecer convergência com taxa ótima do campo de tensão na norma H(div) em malhas de quadriláteros arbitrários, o que é provado pela análise numérica e confirmado por experimentação. / This thesis is focused on the development and analysis of finite dimensional approximations of the equations describing linear elasticity and poroelasticity problems. The approximation strategy is based on mixed hybrid finite element formulations of those problems and the construction of the finite dimensional spaces is guided by several desired properties: continuity of the tractions (conservation of linear momentum), symmetry of the stress tensor (conservation of angular momentum), reduced number of global degrees of freedom, and robustness under mesh distortion. The main difficulty is related with the simultaneous fulfillment of the inf-sup condition and the symmetry of the stress tensor. The last requirement is relaxed, being enforced in the weak sense through the introduction of a Lagrange multiplier. The main contribution is the development and analysis of stable finite dimensional spaces for mixed approximation of linear elasticity and poroelasticity problems on arbitrary quadrilateral meshes. These spaces are capable of providing optimal order convergence of the stress field in the H(div)-norm on meshes of arbitrary quadrilaterals, which is proved by numerical analysis and confirmed by experimentation.