[pt] O sucesso da estimulação por fraturamento é dependente da geração de condutividade. No fraturamento sustentado, a condutividade é governada pelas propriedades dos agentes de sustentação os quais são caracterizados por materiais uniformes, esféricos e de elevada resistência compressiva, capazes de manter a fratura condutiva mesmo em elevado estado de tensões. No fraturamento ácido, a condutividade depende da impressão irregular na superfície da fratura e da capacidade mecânica da rocha em sustentar um fluxo contínuo após o seu fechamento. A previsão de desempenho do reservatório requer, entre outros parâmetros, informações completas do modelo de fluxo e o decréscimo de pressão nas imediações do poço, a geometria e a condutividade resultante após o fraturamento possui grande influência nesta análise. O propósito deste trabalho visa investigar experimentalmente, a partir de testemunhos de carbonatos profundos, o comportamento de fraturas ácidas e sustentadas em diferentes estágios de tensão, desenvolver uma proposta de calibração do modelo empírico desenvolvido por Nierode e Kruk a fim de estimarmos a condutividade resultante utilizando dados de perfis com base em propriedades dinâmicas e composição mineralógica, e avaliar o impacto da condutividade na produtividade de um poço. Baseado na análise dos resultados concluiu que, é possível obter fratura ácida condutiva sob as tensões confinantes esperadas em carbonatos profundos e que fraturas sustentadas apresentam maiores condutividades, determinada pela característica do agente de sustentação utilizado, não sofrendo influência significativa com o incremento de tensão, ao contrário do fraturamento ácido. A partir dos dados indiretos obtidos de perfil a poço aberto, é possível obter uma estimativa da distribuição da condutividade de fraturas ácidas sem necessidade de testemunhos. Ao simularmos os ganhos de produtividade a partir de diversas variáveis disponíveis em cada técnica estudada de estimulação é possível ratificar que, não existe solução única indicada para carbonatos e que, a permeabilidade do meio é o fator preponderante na decisão. / [en] A well-succeeded fracturing stimulation depends on conductivity creation, which is ruled by the propping agent in sustained fracturing. These agents are characterized by uniform spherical materials of high compressive resistance, besides being capable of keeping conductivity, even under high stress state. Acid fracture conductivity depends on uneven etching on the surface of the fracture wall, as well as on the mechanical capacity of the rock to support a continuous flow after the fracture is closed. Reservoir performance predictions require, among other parameters, complete information about the flow model and about the pressure decreased around the well. The resulting geometry and conductivity after fracturing have great influence on these predictions. The aim of the present study is to experimentally investigate the behavior of acid fractures supported by different stress stages according to deep carbonate samples, as well as to develop a calibration proposition to the empirical model developed by Nierode and Kruk, in order to estimate the resulting conductivity by using data logging based on dynamic properties and mineralogical compositions. Moreover, it aims at assessing the impact of conductivity on the productivity of the well. Results of the herein performed analysis allowed concluding that it is possible to get an acid fracture under the confining stress expected for deep carbonates, and that sustained fractures have higher conductivity, which is set by the characteristics of the adopted propping agent. Therefore, different from the acid fracturing, these sustained fractures are not significantly influenced by higher stress. Based on the indirect data collected from the profile of the well, it was possible estimating acid fracture conductivity distribution, without the need of samples. The simulated productivity increase based on the different variables available for each of the assessed stimulation techniques made it possible ratifying that there is no single solution recommended for carbonates, and that the medium permeability is the main factor influencing the decision making process.

Orientadores: Philippe Remy Bernard Devloo, Sonia Maria Gomes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-14T02:00:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Damas_RenatoGomes_M.pdf: 3286162 bytes, checksum: 85d0d261382f505e55d4f5544f378238 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho avalia-se três modelos que retratam o processo de fraturamento hidráulico. O primeiro, desenvolvido por Fernandes [1998], trata-se de um modelo semi- nalítico cuja formulação fundamenta-se na taxa constante de injeção de fluido fraturante. Esse modelo apresenta como vantagem a simplicidade dos cálculos e a obtenção imediata dos resultados, por outro lado tem seu campo de atuação limitado a intervalos específicos de eficiência volumétrica para os quais foi elaborado. Os outros dois são modelos numéricos desenvolvidos por Devloo et al. [2001] e Devloo [2001]. Incorporam em seu equacionamento taxa variável de injeção e por efetuarem cálculos iterativos são independentes quanto a eficiência volumétrica do processo. Os resultados dos modelos numéricos foram comparados com os do modelo semi-analítico. Buscando-se, desta forma, validar os modelos numéricos para o uso em simulações de fraturamento hidráulico, principalmente para as condições de injeção de água presentes em poços com alta porosidade. Pretende-se com isso oferecer maior liberdade e flexibilidade durante o planejamento da operação de fraturamento. Oferecendo ao projetista a possibilidade de adoção de taxa injeção variável, períodos sem injeção intercalados com períodos com injeção, liberdade para utilização de diferentes fluidos fraturantes entre outros benefícios. / Abstract: The purpose of this research has been evaluated three models of hidraulic fracturing. The first one, developed byFernandes [1998], is a semi-analytical model whose formulation is based on a constant rate of injection of fracturing fluid. This model presents as advantage the simplicity of the calculations and the immediate attainment of the results, on the other hand its performance is limited at specific intervals of volumetric efficiency for which it was elaborated. The others two are numerical models developed by Devloo et al. [2001] and Devloo [2001]. They incorporate variable injection rate and due to the iterative calculations they are not limited in a range of volumetric efficiency of the process. The results of the numerical models had been compared with the ones of the semianalytical model. Searching, in such a way, to validate the numerical models for the use in simulation of hydraulic fracturing, mainly for the characteristic conditions of water injection present in wells with high porosity. It is intended with this to provide freedom and flexibility during the planning of the operation of fracturing. Offering to the designer the possibility to use variable injection rate, periods without injection intercalated with periods with injection, freedom to choose differents fracturing fluids among others benefits. / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Prof. Dr. Igor Fuser / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2016. / Nos dias atuais a energia tem sido prioridade de vários governos pelo mundo, e vem despertando o interesse de grandes companhias. A energia tem um papel fundamental na sociedade moderna, onde a cada ano o consumo aumenta. A descoberta de enormes reservas de gás não convencional, ou conhecido também como shale gas, vem gerando grande expectativa no mercado mundial de energia. Os EUA têm a maior reserva mundial de shale gas, e são os pioneiros na sua exploração e produção. O Brasil possui a decima maior reserva mundial de shale gas. A sua reserva de shale gas equivale a quinze vezes as reservas de gás convencional do país em 2015 (MME, 2015). Devido a isso pode-se considerar as reservas brasileiras expressivas, o que vem despertando o interesse do país por suas reservas de shale gas. Esta dissertação tem como objetivo analisar o potencial do Brasil para a exploração e produção doshale gas. Para isso, foram consideradas variáveis do Brasil e EUA, como: o estado da arte do mercado regulatório, do domínio tecnológico, qualificação da mão de obra, conhecimento geológico, estrutura de preços, propriedade do solo e subsolo, e por fim as questões ambientais. Procurando assim fazer um paralelo entre essas variáveis dos dois países, verificando se o crescimento da exploração do shale gas americano pode ser repetido no Brasil. Além dessa comparação dos cenários energéticos, foi também levantado depoimentos de especialistas do setor de gás natural do Brasil, por meio de entrevista, contribuindo assim para um debate dos rumos da política energética brasileira. O resultado desta pesquisa mostrou que o Brasil não necessita explorar o shale gas neste momento e ainda não possui um mercado regulatório favorável e mercado interno desenvolvido para o desenvolvimento dos recursos de shale gas. Considerando tanto o aspecto econômico como o ambiental, a conclusão deste trabalho foi de que o Brasil não deve levar adiante a exploração do shale gas, dentro de um tempo previsível. / In the present day energy has been a priority of many Governments around the world, arousing the interest of big companies. Energy has a key role in modern society, where each year the consumption increases. The discovery of vast reserves of unconventional gas, or also known as shale gas comes generating great expectations in the global energy market. The us has the largest world reserve of shale gas, and are pioneers in their exploration and production. The Brazil has the world's largest reserve of decima shale gas. Your reservation of shale gas is equivalent to 15 times the conventional gas reserves in the country in 2015 (MME, 2015). Because of this you can consider the Brazilian reserves, expressive arousing the interest of the country for its reserves of shale gas. This dissertation aims to analyze the potential of Brazil for the exploration and production of shale gas. For this, the variables were considered Brazil and USA, as: the State of the art market's regulatory, technological domain, qualification of the workforce, geological knowledge, price structure, property of the soil and subsoil, and finally environmental issues. Looking for how to make a parallel between these variables of the two countries, noting the growth of shale gas American can be repeated in Brazil. In addition to this comparison of energy scenarios, was also lifted testimonials from industry experts, Brazil's natural gas through the interview, thus contributing to a discussion of the direction of the Brazilian energy policy. The result of this research showed that Brazil does not need to explore shale gas right now and still does not have a favourable regulatory and market internal market developed for resource development of shale gas. Considering both the economic aspect as the environmental, the conclusion of this work was that Brazil should not carry out the exploitation of shale gas, within a predictable time.

Orientador: Osvaldo Luís Manzoli / Banca: Flavia de Oliveira Lima Falcão / Banca: Leonardo José do Nascimento Guimarães / Resumo: A técnica de fraturamento hidráulico é amplamente utilizada na indústria petrolífera para aumentar a permeabilidade da rocha-reservatório numa região próxima ao poço e permitir a extração, e consequente produção, de hidrocarbonetos armazenados em seus poros. Primeiramente a rocha é perfurada criando-se um poço e então injeta-se fluido a uma pressão suficientemente alta para fraturar a rocha. A injeção contínua de fluido permite que as fraturas se propaguem pelo reservatório, formando assim canais de alta permeabilidade. A modelagem e simulação computacional de fraturamento hidráulico são complexas em função da física envolvida no processo. O presente trabalho objetiva o estudo da formação e propagação de fraturas induzidas hidraulicamente em meios rochosos de baixa permeabilidade e também tem o propósito de verificar se a metodologia adotada é capaz de reproduzir características apresentadas num processo de fraturamento hidráulico, como a pressão necessária para causar a ruptura da rocha. Para tal, apresenta-se a técnica de fragmentação da malha utilizando elementos finitos de elevada razão de aspecto (ou elementos de interface) para representar a fratura, aos quais são atribuídas relações constitutivas baseadas na mecânica do dano. Além disso, os elementos de interface também possuem um acoplamento hidromecânico capaz de representar o canal de alta permeabilidade devido à ocorrência da fratura. Os resultados obtidos mostraram que os elementos de interface asso... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The hydraulic fracturing technique is widely used to increase the permeability of reservoirs in the vicinity of the well and to allow the extraction and subsequent production of hydrocarbons trapped in its pores. Firstly, the rock is drilled, creating a well and then a fluid is injected at a sufficiently high pressure to fracture the rock. The continuous fluid injection allows the fractures to propagate through the reservoir, thereby forming some high permeability paths. The computer modeling and simulation of hydraulic fracturing are complex due to the physics involved in the process. This work aims to study the formation and propagation of hydraulically induced fractures in rocky media with low permeability and also aims to verify if the adopted methodology is able to reproduce the characteristics presented in a hydraulic fracturing process, as for instance, the required pressure to cause the breakdown of the rock. For this purpose, it is presented the mesh fragmentation technique using finite elements with a high aspect ratio (or interface elements) to represent the fracture, which are assigned constitutive relations based on damage mechanics. Besides, the interface elements also have a hydromechanical coupling which is able to represent the high permeability path due to the fracture. The results showed that the interface elements associated with the mesh fragmentation technique were able to represent both the formation and the propagation of hydraulically induc... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-07-08T22:01:32Z No. of bitstreams: 1 KarllaKarolinneFrancaLima_DISSERT.pdf: 1537522 bytes, checksum: 967ca67c3cfa1032ef3ac13ac94547d6 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-07-13T22:06:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 KarllaKarolinneFrancaLima_DISSERT.pdf: 1537522 bytes, checksum: 967ca67c3cfa1032ef3ac13ac94547d6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-13T22:06:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KarllaKarolinneFrancaLima_DISSERT.pdf: 1537522 bytes, checksum: 967ca67c3cfa1032ef3ac13ac94547d6 (MD5) Previous issue date: 2015-08-18 / A escassez energ?tica mundial desencadeou a possibilidade de explora??o e produ??o de hidrocarbonetos n?o convencionais, culminando na revolu??o energ?tica ocorrida nos Estados Unidos, e alavancando o interesse de outros pa?ses no desenvolvimento desses recursos naturais. A justificativa da pesquisa adv?m da demonstra??o do interesse brasileiro na utiliza??o das t?cnicas de fraturamento hidr?ulico em reservat?rios n?o convencionais, a partir da realiza??o da 12? rodada de licita??es da Ag?ncia Nacional de Petr?leo, G?s Natural e Biocombust?veis, juntamente com a edi??o da Resolu??o n. 21, de 10 de abril de 2014, da Ag?ncia Nacional do Petr?leo, G?s Natural e Biocombust?veis. O conflito entre a viabilidade econ?mica e os preju?zos socioambientais da explora??o e produ??o de hidrocarbonetos n?o convencionais no territ?rio brasileiro resultou na busca por uma solu??o jur?dica que viesse a ponderar os interesses econ?micos, sociais e ambientais. O objetivo geral reside na an?lise da regula??o da explora??o e produ??o de hidrocarbonetos n?o convencionais no Brasil, a fim de demonstrar que os instrumentos regulat?rios erigidos at? ent?o s?o insuficientes. Os objetivos espec?ficos consistem em investigar como a falta de uma regula??o eficiente pode vir a obstar o pr?prio desenvolvimento, analisar a import?ncia da sistematiza??o de um novo instrumento regulat?rio para a garantia da seguran?a jur?dica e energ?tica, identificar os principais impactos socioambientais negativos, e sugerir possibilidades de abordagens dentro do novo marco regulat?rio. A metodologia da pesquisa apresenta como m?todo de abordagem o hipot?tico-dedutivo, como m?todos de procedimento, ressaltam-se o hist?rico, o comparativo, o tipol?gico, o funcionalista e o sist?mico, e como t?cnica de pesquisa, destaca-se a realiza??o de uma interpela??o te?rico-descritiva, por meio de pesquisa bibliogr?fica, an?lise da normatiza??o e jurisprud?ncia brasileira, e um breve estudo comparado, com vistas a oferecer sugest?es de abordagem para um novo marco regulat?rio. / The global energy crisis triggered the possibility of unconventional hydrocarbons exploration and production, culminating in the US energy revolution as well as making other countries interested in the development of these natural resources. The justification for this research comes from Brazil's interest in the use of hydraulic fracturing techniques in unconventional resources since the Brazilian National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels (ANP) organized the 12th acquisition process and published the Resolution no. 21 of April 10, 2014. The conflict between economic viability and the social and environmental damage from exploration and production of unconventional hydrocarbons in Brazil resulted in the search for a legal solution that would consider the economic, social and environmental interests. The main purpose here is to analyze the regulation of unconventional oil exploration and production in Brazil in order to show lack of regulatory instruments so far. The specific objectives are to investigate how the lack of effective regulation may ultimately prevent the development itself, analyze the importance of systematization of a new regulatory tool for ensuring legal security and energy, identify the key negative environmental and social impacts, and suggest possibilities approaches within the new regulatory framework. The research methodology stands out the hypothetico-deductive model as approach, and the comparative model as procedural method. Moreover, the research techniques used here are performance of a theoretical and descriptive questioning over literature search, analysis of Brazilian standardization and case laws, and a brief comparative study, in order to provide suggested approaches for a new regulatory framework.

Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-08-06T18:10:26Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Ricardo Wanderley de Oliveira.pdf: 4431383 bytes, checksum: 34d530d798037a3666a99e823d7cc733 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-08-09T22:01:19Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Ricardo Wanderley de Oliveira.pdf: 4431383 bytes, checksum: 34d530d798037a3666a99e823d7cc733 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-09T22:01:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Ricardo Wanderley de Oliveira.pdf: 4431383 bytes, checksum: 34d530d798037a3666a99e823d7cc733 (MD5) Previous issue date: 2016-09-26 / A injeção de vapor é uma técnica mundialmente consagrada e melhor empregada em reservatórios de óleo pesado. A elevação da temperatura proporcionada pelos métodos térmicos aumenta a mobilidade do óleo no interior da rocha, mas, somada à pressão utilizada, também gera danos nos poços e formação circunvizinha. O objetivo deste trabalho é analisar, através da técnica de Fragmentação de Malha de Elementos Finitos, o que ocorre no poço e imediações quando submetidos à injeção de vapor. Utilizando simulação acoplada termo-hidro-mecânica, é possível prever a propagação das fraturas e descolamentos que ocorrem na bainha de cimento de poços petrolíferos. Com isso, pode-se antecipar o comportamento do sistema rocha-cimento-revestimento frente às cargas térmicas e mecânicas que são impostas em poços de petróleo nas operações de injeção de vapor. A técnica utilizada, com base na Aproximação Contínua de Descontinuidades Fortes, faz uso de elementos de interface representados por elementos triangulares de alta razão de aspecto, introduzidos em todas as faces que separam os elementos do contínuo. Desta forma, as descontinuidades podem propagar-se através das faces dos elementos sem a necessidade de algoritmos especiais para definir a geometria da fratura. Vários cenários foram simulados no intuito de analisar a influência das principais propriedades dos materiais no sistema revestimento-bainha-formação. Aspectos como: excentricidade do revestimento, aderência, características da rocha, resistência e composição do cimento foram considerados na análise do dano. Os resultados obtidos contribuem para um melhor entendimento de como a estanqueidade e a resistência mecânica da bainha são afetadas quando o poço é submetido aos esforços provocados pelos métodos térmicos de recuperação de óleo. / Steam injection is a technique used worldwide and better applied in heavy oil reservoirs. The rise in temperature provided by thermal methods increases oil mobility inside the rock, but also generates damage to wells and surrounding formation. The objective of this study is to analyze, through the technique of Finite Elemente Mesh Fragmentation, what may happen in the well and its surroundings when subjected to steam injection. Using coupled thermo-hydro-mechanical simulation it is possible to predict the propagation of fractures and displacement that appear in the cement sheath of oil wells. Thus, one can antecipate the rock-cement-casing system behavior face to thermal and mechanical loads that are imposed on oil wells in steam injection operations. The concentration of stresses induced in these operations may compromising the resistance of the cement, leading to the lost of the zonal hydraulic seal. This technique, based on Continuous Approach of Strong Discontinuities, utilizes interface elements represented by triangular elements of high aspect ratio, positioned on all faces that separate the elements of the continuum. Thus, discontinuities can be spread across the faces of the elements without the need of special algorithms to define the geometry of the fracture. Several scenarios were simulated in order to analyze the influence of the components properties on the casing-sheath-formation system. Aspects such as eccentricity of the casing, adherence, strength and cement composition and characteristics of the rock were considered in the damage analysis. The results contribute to a better understanding on how the sealing and mechanical resistance of the cement sheath are affected when the well is subjected to the stresses caused by the thermal enhanced oil recovery.

Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-08-28T21:21:02Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Tarcisio Augusto da Silva.pdf: 3259202 bytes, checksum: 1388511178e9383528116b5b028ba7f9 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-09-06T22:35:10Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Tarcisio Augusto da Silva.pdf: 3259202 bytes, checksum: 1388511178e9383528116b5b028ba7f9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-06T22:35:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Tarcisio Augusto da Silva.pdf: 3259202 bytes, checksum: 1388511178e9383528116b5b028ba7f9 (MD5) Previous issue date: 2017-07-31 / O fechamento de fraturas, devido a depleção, nos reservatórios naturalmente fraturados sensíveis ao estado de tensões pode promover uma redução significativa da permeabilidade da formação geológica. Compreender as características hidráulicas da rede de fraturas como função das tensões atuantes é fundamental para a concepção do plano de desenvolvimento do reservatório. Na presente dissertação foi proposto um modelo de fechamento de fraturas durante a produção de fluidos em reservatórios, pós-fraturamento hidráulico, utilizando para isso, uma modificação do modelo constitutivo de Barton-Bandis, objetivando simular o efeito do propante tanto na produção de fluidos como nas tensões atuantes na formação. Este modelo é capaz de reproduzir, adequadamente, o comportamento do fechamento de fraturas submetidas a uma tensão normal compressiva. É um modelo hiperbólico de fechamento com uma rigidez inicial, que converge assintoticamente para o fechamento máximo da fratura. Considera-se também a existência de um propante com diâmetro e rigidez especificado, de modo a dificultar o fechamento da fratura hidráulica, alterando desta forma o estado de tensões na região adjacente a fratura, neste sentido, a implementação em um programa de elementos finitos do modelo Barton-Bandis com propante simula um comportamento que permite um melhor entendimento do fenômeno de fraturamento hidráulico em formações rochosas bem como um aumento de produtividade em poços de petróleo decorrente do aumento da permeabilidade na fratura com propante. / The closure of fractures, due to depletion, in the naturally fractured reservoirs sensitive to the stress state can promote a significant reduction of the permeability of the geological formation. Understanding the hydraulic characteristics of the fracture network as a function of the operating voltages is fundamental for the design of the reservoir development plane. In this dissertation, a model of fracture closure was proposed during the production of fluids in reservoirs, post-hydraulic billing, using a modification of the constitutive model of Barton-Bandis, aiming to simulate the effect of the proppant in both fluid production and Stresses in training. This model is able to adequately reproduce the behavior of the closure of fractures subjected to a normal compressive stress. It is a hyperbolic closure model with initial rigidity, which converges asymptotically to maximum fracture closure. It is also considered the existence of a proppant with specified diameter and rigidity, in order to make it difficult to close the hydraulic fracture, thus altering the state of tensions in the region adjacent to the fracture, in this sense, the implementation in a finite element program of the Model Barton-Bandis simulates a behavior that allows a better understanding of the phenomenon of hydraulic fracturing in rock formations as well as an increase in productivity in oil wells due to the increase of permeability in proppant fracture.

Orientador: Paulo Roberto Ribeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-26T01:53:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Grothe_ViniciusPerrud_M.pdf: 13157053 bytes, checksum: ca5b5de3f1248bcda2acaf689c74a79c (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: A perda de fluido por filtração é um dos aspectos fundamentais no projeto e na execução de operações de fraturamento hidráulico. Este trabalho teve como objetivos: o estudo da filtração associada à propagação de fraturas hidráulicas geradas em laboratório; e a comparação entre dois métodos para a determinação de coeficientes de filtração (análises de NoIte e de curvas de volume de filtrado vs. tempo). Foram utilizados corpos de prova de rocha sintética e géis reticulados com diferentes concentrações de polímero. O simulador fisico é constituído por uma estrutura de reação projetada para corpos de prova cúbicos (lOxlOxIO) cm3, os quais foram submetidos a um estado tridimensional de tensões. Foram usadas diferentes vazões de injeção com o objetivo de investigar o efeito do cisalhamento sobre o coeficiente global de filtração. Foram geradas fraturas radiais horizontais com diâmetros próximos, recorrendo-se ao controle do tempo de propagação. Coeficientes de filtração obtidos via análise de Noite foram comparados com coeficientes provenientes de células de filtração estática, considerando-se condições experimentais similares. Os resultados foram discutidos, concluindo-se que a simulação fisica de fraturamento constitui uma ferramenta útil para a avaliação da eficiência de fluidos e que também pode fornecer estimativas de coeficientes de filtração. A metodologia utilizada no trabalho consistiu numa técnica relativamente simples para a comparação da eficiência de diferentes géis de fraturamento / Abstract: The fluid loss plays an important role in the design and placement of hydraulic fracturing treatments. The main objectives of this work were: the study of the fluid loss associated with the propagation of hydraulic fractures generated at laboratory; and the comparison of two distinct methods for estimating leakoff coefficients (NoIte analysis and the filtrate volume vs. square root oftime plot). Synthetic rock samples were used as well as crosslinked fluids in different polymer concentrations. The physical simulations comprised the confinement of cubic rock samples, (10x10xl0) cm3, in a load cell for the application of an in situ stress field. Different flow rates were employed in order to investigate shear effects on the overallleakoff coefficient. Horizontal radial fractures were hydraulically induced with approximate diameters, what was accomplished by controlling the injection time. Overall leakoff coefficients determined by means of NoIte analysis were compared to coefficients obtained from static filtration tests, considering similar experimental conditions. The research results indicated that the physical simulation of hydraulic fracturing may be regarded as an useful tool for evaluating the efficiency of fracturing fluids and that it can supply reliable estimates of fluid loss coefficients. The experimental methodology applied in this work turned out to be a considerably simple technique which allowed comparisons of fracturing gels pursuing different leakoff properties / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

[pt] Este trabalho teve como objetivo estudar as características de filtração estática e dinâmica de um fluido usado em fraturamento hidráulico à temperatura ambiente. Para sua realização foi projetado, desenvolvido e qualificado metrologicamente um simulador que permitisse efetuar testes de filtração estática e dinâmica. Foram realizadas filtrações com um fluido newtoniano (água) e um não newtoniano (HPGUAR-BO lbm/1000gal). / [en] This research intended to study the characteristcs of dynamic and static leakoff of a fluid in hydraulic fracturing at room temperature. A test apparatus was designed, constructed and metrologically qualified in order to carry out dynamic and stactic leakoff test. Leakoffs with a Newtonian fluid (water) and with a non-Newtonian one (HPGUAR-BO lbm/1000 gal) were performed.

Orientadores: Jose Luiz Antunes de Oliveira e Sousa, Paulo Dore Fernandes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-18T16:09:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Neumann_LuisFernando_M.pdf: 28066529 bytes, checksum: 854d0f8d8feee96cc1c3e1adff5373dc (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O sucesso da estimulação por fraturamento hidráulico ou ácido é dependente da geração de condutividade. No fraturamento hidráulico sustentado, a condutividade é gerada pela introdução de uma quantidade significativa de um agente de sustentação granular e praticamente esférico. No fraturamento ácido, a condutividade é gerada por irregularidades reveladas devido à reação desigual do ácido em cada uma das faces da fratura naturalmente rugosa e da resistência destas mesmas irregularidades para suportar as tensões que atuam após o fechamento da fratura. A baixa resistência das irregularidades leva ao colapso e cicatrização da fratura ácida com a perda total da condutividade. Esta dissertação investiga a viabilidade da estimulação por fraturamento ácido em carbonatos microbiais rasos e profundos. Ensaios de laboratório em escala reduzida foram projetados para verificar se a condutividade de uma fratura induzida por reação química da rocha reservatório com um ácido forte pode ser mantida frente às elevadas tensões normais efetivas que agirão na fase de explotação do poço. A dissertação ainda investiga se o emprego de uma pequena quantidade de agente de sustentação é capaz de dividir os esforços aplicados sobre as irregularidades de uma fratura ácida e manter a condutividade por maiores períodos de tempo. As superfícies que imitam fraturas ácidas são criadas pelo ataque ácido em corpos de prova em condições de laboratório que reproduzem em escala aquelas observadas em um fraturamento ácido real. Imagens digitais são utilizadas para medir a rugosidade das fraturas ácidas e o consumo de rocha carbonática pelo ácido na face do corpo de prova. A resistência das irregularidades é medida indiretamente pelo decréscimo da condutividade da fratura ácida frente a tensões de confinamento crescentes. O efeito ou não da adição de agente de sustentação é medido pela comparação dos parâmetros da correlação empírica desenvolvida por Nierode e Kruk / Abstract: A well succeeded stimulation by hydraulic or acid fracturing is related to conductivity creation. In a hydraulic fracturing, the conductivity is created by means of introducing a significant amount of a propping agent. In an acid fracturing, the conductivity is related to the creation of asperities due to uneven acid reaction on each naturally rougher fracture side and the asperities strength to withstand high stresses that start to act just after fracture closure. Low asperities strength leads to collapse of acid fracture and fracture healing with total conductivity loss. The dissertation investigates the feasibility of acid fracturing stimulation in shallow and deep microbial carbonates. Laboratory tests were designed to verify if the acid fracture conductivity induced by chemical reaction of reservoir rock with a strong acid could be kept when facing the high effective normal stress that is expected in exploitation phase. The dissertation still investigates whether the use of a small amount of proppant is able to share the tension that acts on asperities and maintain the acid facture conductivity for longer periods. The surfaces that mimic acid fractures are created by acid etching specimens in laboratory conditions reduced in scale from those observed in an actual acid fracturing job. Digital images are used to measure fracture roughness and rock consumption by acid on the specimen face. The asperities strength is indirectly measured from acid conductivity decrease under increased confinement tension. The effect of adding or not adding propping agent is accomplished comparing empirical parameters from Nierode and Kruk correlation / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo