Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-05-23T13:22:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertação - Katia Botelho FINAL.pdf: 3415518 bytes, checksum: f3daca0e931ff869adfc63713344368b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-23T13:22:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertação - Katia Botelho FINAL.pdf: 3415518 bytes, checksum: f3daca0e931ff869adfc63713344368b (MD5) Previous issue date: 2016-07-21 / CAPES / A injeção e a extração de fluidos em reservatórios de petróleo pode causar dissolução dos minerais existentes nas rochas, alterações de pressão, temperatura e saturação que afetam o estado de tensão, resultando em deformações na rocha reservatório, bem como alterações da permeabilidade e porosidade do meio poroso. Neste contexto, os mecanismos físicos e químicos na interação rocha-fluido afetam o comportamento mecânico da rocha, diminuindo sua resistência mecânica quando submetidas às diferentes condições de carregamento, podendo assim levar ao enfraquecimento pela perda de rigidez ou resistência mecânica. Desta forma, esta pesquisa tem como o objetivo estudar as tensões e deformações de uma rocha carbonática sintética durante a dissolução dos minerais usando ensaios edométricos, a fim de representar e entender o comportamento geomecânico e geoquímico de rochas carbonáticas durante a dissolução dos minerais. Com esta finalidade, foram realizados ensaios de dissolução com uma rocha carbonática sintética usando de uma célula edométrica modificada, permitindo assim o fluxo controlado de uma solução ácida através da amostra. Os ensaios de dissolução foram realizados em duas etapas: dissolução parcial e dissolução total. A partir dos resultados dos ensaios de dissolução dos minerais observou-se que a tensão horizontal aumenta linearmente, sendo observado também uma deformação volumétrica de 3,9% e 11,51% para a dissolução parcial e total respectivamente. Por meio dos ensaios de resistência a compressão simples foi possível verificar que a resistência da amostra sintética foi de 3530 kPa antes do processo de dissolução. Após a dissolução dos minerais houve uma diminuição da resistência em 22% e o aumento da porosidade em 46,4% da rocha, fato este que pode provocar a compactação induzida quimicamente do reservatório quando submetido à injeção de fluidos que possam interagir quimicamente com o meio poroso. / The injection and extraction fluid oil reservoir can cause the mineral dissolution, changes in pressure, temperature and saturation that affect the stress state, resulting in reservoir rock strain, as well as changes in the permeability and porosity of the porous medium. In this context, the physical and chemical mechanisms in the rock-fluid interaction affects the mechanical behavior of the rock, reducing its strength when subjected to different load conditions and can thus leads to a weakening for the loss of stiffness and mechanical strength. Thus, the main objective of this research is to study the stresses and strains of a synthetic carbonate rock during the dissolution of minerals from oedometer tests in order to represent and understand the geomechanical and geochemical behavior of the rock during the dissolution of minerals. For this purpose, dissolution tests were performed using a synthetic carbonate rock by a modified oedometer cell, allowing a controlled flow of acidic solution through the pores of the sample. The dissolution tests were carried out in two steps: total dissolution and partial dissolution. From the results of the mineral dissolution test it was observed that the horizontal stress increases linearly, also observed a volumetric strain at 3.9% and 11.51% for the total and partial dissolution, respectively. Regarding the results of the mineral dissolution test it was observed that the horizontal stress increases linearly and the volumetric strain data were 3.9% and 11.51% for the total and partial dissolution, respectively. Through the unconfined compression tests it can be seen that the strength of the synthetic sample reaches a value of 3530 kPa before the dissolution process. On the other hand, after the mineral dissolution there was a decrease in resistance by 22% and a increased to 46.4% of the porosity rock. Thus, this fact can lead to chemically induced compression of the reservoir, when submitted to fluid injection thar can chemically interact with the porous medium.

Submitted by Alfredo Lopes Saab null (alfredo.saab@hotmail.com) on 2017-02-01T17:00:09Z No. of bitstreams: 1 Alfredo Lopes Saab - Dissertacao.pdf: 12254886 bytes, checksum: 3adb2a1a44c1994fad82ff8230482cea (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-02-06T11:32:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 saab_al_me_bauru.pdf: 12254886 bytes, checksum: 3adb2a1a44c1994fad82ff8230482cea (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-06T11:32:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 saab_al_me_bauru.pdf: 12254886 bytes, checksum: 3adb2a1a44c1994fad82ff8230482cea (MD5) Previous issue date: 2016-12-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nos solos não saturados mudanças sazonais de umidade ocorrem devido a ciclos de umedecimento e secagem. Tais mudanças dependem das características do solo e das condições climáticas da região, o que afeta a sucção no solo. Por esta razão, as propriedades dos solos não saturados dependem não apenas da história geológica e do ambiente de formação, mas também da variabilidade sazonal, fato que muitas vezes é negligenciado na prática da engenharia. Esta dissertação apresenta um estudo da influência da sucção na compressibilidade de um perfil de solo não saturado por meio de ensaios edométricos realizados em câmaras comuns e em câmaras que permitem o controle de sucção pela técnica de translação de eixos. Os ensaios foram realizados submetendo as amostras a trajetórias de carregamento-descarregamento com sucção constante. Parâmetros constitutivos mecânicos são apresentados e correlacionados ao longo da profundidade de acordo com as condições de campo. Os resultados indicam que a colapsibilidade e a variabilidade dos parâmetros são maiores na superfície do terreno, onde o solo interage com a atmosfera e, tende a decrescer com a profundidade e com a redução da sucção inicial no solo. O estudo realizado permite uma avaliação mais detalhada da colapsibilidade do solo e auxilia a interpretação de perfis de solos colapsíveis similares e de suas propriedades e parâmetros constitutivos. / Seasonal moisture content changes take place in the unsaturated soils as a result of wetting and drying cycles. These changes depend of soil characteristics and climatic conditions of the region, which affects the soil suction. Therefore, the properties of unsaturated soils depend not only on geological history and environment formation, but also the seasonal variability, a fact that is oftentimes neglected in engineering practice. This research presents an study of the influence of suction on compressibility of a collapsible unsaturated soil profile using conventional and suction controlled oedometer tests by the axis translation technique. The tests were performed submitting the specimen to loading-unloading paths under constant suction. Mechanical constitutive parameters are presented and correlated with the depth according to the in situ conditions. The results indicate that the soil collapsibility and the variability of constitutive parameters are greather on the ground surface, where the soil interacts with the atmosphere, and tends to decrease with depth and with the reduction of the initial soil suction. The study allow a more detailed evaluation of soil collapsibility and assist the interpretation of collapsible soils profiles and their properties and constitutive parameters.

Muitas são as pesquisas que avaliam as variáveis intervenientes no colapso dos solos: contudo, pouco tem sido publicado a respeito da influência da trajetória de ciclos de umedecimento e secagem, no comportamento colapsível do solo, e do colapso em condições de carregamento triaxial. O presente trabalho tem como objetivo estudar o colapso de um solo arenoso, típico da região centro-oeste do Estado de São Paulo, frente a tais variáveis através de ensaios edométricos convencionais, edométricos com controle de sucção e triaxiais. Dos ensaios edométricos convencionais caracterizou-se o colapso sob vários níveis de tensão, determinando assim a sobrecarga de inundação que causa máximo colapso. Nos ensaios de compressão triaxial, cada amostra foi inundada sob um determinado estado de tensão, caracterizado pela relação &#9631/&#9633. Nestes ensaios foi observado que as deformações volumétricas são dependentes da tensão confinante e da relação &#9631/&#9633, e que as deformações axiais por colapso são menores que as medidas nos ensaios edométricos convencionais. Nos ensaios edométricos com sucção controlada verificou-se que o valor inicial da sucção apresenta influência no valor do colapso total. Quanto aos ciclos de umedecimento e secagem, o solo sofreu colapso insignificante quando a sucção foi reduzida a um mesmo valor pela segunda vez. Os resultados experimentais dos ensaios edométricos com sucção controlada foram então modelados de acordo com o modelo de ALONSO et. al, (1990), e as adaptações a esse modelo propostas por FUTAI (1997) e MACHADO (1998), verificando-se a capacidade de cada formulação em representar matematicamente o comportamento colapsível do solo estudado. / There are many researches that evaluate and discuss the factors which interfere in the collapse of soils. However, not many have been published regarding the influence of the cycles of wetting in the collapsible behavior of the soil, and neither have collapse strains under triaxial load. The present work deals with the collapse behavior of a sandy soil, typical from the center-west of the State of São Paulo, considering the aforesaid aspects and using conventional oedometer, suction controlled oedometer and triaxial compression tests. In conventional oedometer tests, the influence of overburden stress on the induced wetting on collapse strains was characterized. Collapse strains were also measured in triaxial compression tests, varying the ratio of principal stress (&#9631/&#9633) when the samples are inundated. It was observed that collapse volumetric strains are dependent on confining stress and on &#9631/&#9633, and that, axial and radial strains are related to the ratio of &#9631/&#9633. The axial collapse strains observed in triaxial compression tests were shown to be lower than the ones measured in conventional oedometer tests. In controlled suction tests, the amount of collapse strains under gradual suction reduction was studied including the influence of suction reversals. It was noted that the initial suction influences the amount of collapse strains, and that, in the cycles of wetting and drying, the strains after the second cycle tended to be negligible. Experimental results from suction controlled oedometer tests were modeled through the model by ALONSO et. al. (1990) and by the adaptations to this model proposed by FUTAI (1997) and MACHADO (1998).

Muitas são as pesquisas que avaliam as variáveis intervenientes no colapso dos solos: contudo, pouco tem sido publicado a respeito da influência da trajetória de ciclos de umedecimento e secagem, no comportamento colapsível do solo, e do colapso em condições de carregamento triaxial. O presente trabalho tem como objetivo estudar o colapso de um solo arenoso, típico da região centro-oeste do Estado de São Paulo, frente a tais variáveis através de ensaios edométricos convencionais, edométricos com controle de sucção e triaxiais. Dos ensaios edométricos convencionais caracterizou-se o colapso sob vários níveis de tensão, determinando assim a sobrecarga de inundação que causa máximo colapso. Nos ensaios de compressão triaxial, cada amostra foi inundada sob um determinado estado de tensão, caracterizado pela relação &#9631/&#9633. Nestes ensaios foi observado que as deformações volumétricas são dependentes da tensão confinante e da relação &#9631/&#9633, e que as deformações axiais por colapso são menores que as medidas nos ensaios edométricos convencionais. Nos ensaios edométricos com sucção controlada verificou-se que o valor inicial da sucção apresenta influência no valor do colapso total. Quanto aos ciclos de umedecimento e secagem, o solo sofreu colapso insignificante quando a sucção foi reduzida a um mesmo valor pela segunda vez. Os resultados experimentais dos ensaios edométricos com sucção controlada foram então modelados de acordo com o modelo de ALONSO et. al, (1990), e as adaptações a esse modelo propostas por FUTAI (1997) e MACHADO (1998), verificando-se a capacidade de cada formulação em representar matematicamente o comportamento colapsível do solo estudado. / There are many researches that evaluate and discuss the factors which interfere in the collapse of soils. However, not many have been published regarding the influence of the cycles of wetting in the collapsible behavior of the soil, and neither have collapse strains under triaxial load. The present work deals with the collapse behavior of a sandy soil, typical from the center-west of the State of São Paulo, considering the aforesaid aspects and using conventional oedometer, suction controlled oedometer and triaxial compression tests. In conventional oedometer tests, the influence of overburden stress on the induced wetting on collapse strains was characterized. Collapse strains were also measured in triaxial compression tests, varying the ratio of principal stress (&#9631/&#9633) when the samples are inundated. It was observed that collapse volumetric strains are dependent on confining stress and on &#9631/&#9633, and that, axial and radial strains are related to the ratio of &#9631/&#9633. The axial collapse strains observed in triaxial compression tests were shown to be lower than the ones measured in conventional oedometer tests. In controlled suction tests, the amount of collapse strains under gradual suction reduction was studied including the influence of suction reversals. It was noted that the initial suction influences the amount of collapse strains, and that, in the cycles of wetting and drying, the strains after the second cycle tended to be negligible. Experimental results from suction controlled oedometer tests were modeled through the model by ALONSO et. al. (1990) and by the adaptations to this model proposed by FUTAI (1997) and MACHADO (1998).