Made available in DSpace on 2014-06-12T17:35:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2215_1.pdf: 7095061 bytes, checksum: 7c84bceeb9ae0c2802db5ed106dc61f2 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A injeção e extração de fluidos de um reservatório de petróleo causam variações de pressões, temperatura e saturações, que podem afetar o estado de tensões, levando a deformações na rocha reservatório e modificando sua porosidade e permeabilidade, bem como afeta as rochas vizinhas. Trata-se, portanto, de um problema acoplado onde o fluxo de fluidos no reservatório e o comportamento geomecânico da rocha se influenciam mutuamente. Isto pode levar a ocorrência de problemas como compactação e subsidência, fraturamento hidráulico e reativação de falhas. Consiste em um problema acoplado hidromecânico que pode ser representado por um sistema não-linear de equações diferenciais parciais a ser resolvido por esquemas de solução numérica considerando diferentes níveis de acoplamento. Nesta tese, foi implementada uma formulação de fluxo bifásico (água-óleo) do tipo pressão-saturação, cujas variáveis primarias são a saturação de água e a pressão de óleo, usando a estrutura do programa em elementos finitos CODE_BRIGHT (Coupled Deformation Brine Gas and Heat Transport) acoplada ao problema geomecânico. Foi necessário empregar uma técnica de estabilização numérica do tipo upwind para o problema de fluxo, onde o tratamento numérico foi feito com relação ao termo de mobilidade dos fluidos. O programa adota o Método dos Elementos Finitos com Volume de Controle (CVFEM) e foi concebido para simular fluxo de fluidos em reservatórios de petróleo sensíveis ao estado de tensões. Neste, as equações do problema de fluxo bifásico são resolvidas em conjunto com a equação de equilíbrio de tensões, que caracteriza o problema geomecânico. O tipo de acoplamento numérico é o seqüencial implícito onde o problema geomecânico é resolvido sequencialmente ao problema de fluxo, onde as incógnitas são atualizadas simultaneamente em ambos os problemas, a cada interação de Newton-Rapshon. O programa foi validado quanto à formulação pressão-saturação, adotando a estabilização numérica, em um problema de fluxo bifásico tipo Buckley-Leveret, como também foi verificado, com relação a soluções analíticas e resultados numéricos, o acoplamento hidro-geomecânico. Por fim o programa foi aplicado a casos de grande ocorrência na engenharia de reservatórios de petróleo, tais como os problemas de compactação, subsidência e reativação de falhas selantes

A caracterização geotécnica de maciços rochosos é um dos aspectos mais importantes para o sucesso de um empreendimento mineiro. Desta forma é preciso ter um investimento significativo para a aquisição de dados durante a fase de pesquisa mineral, bem como um grande esforço para manipular os dados obtidos. Para se determinar as propriedades de um maciço, é necessário estabelecer, primeiramente, as diferenças entre rochas intacta e maciço rochoso. O comportamento mecânico destas duas classes pode apresentar grandes diferenças quando analisadas em laboratório. Um dos métodos mais utilizados no ambiente mineiro para classificar o maciço rochoso é o Rock Mass Rating (RMR), sistema que consiste em ranquear os seguintes parâmetros: Rock Quality Designation (RQD), espaçamento entre fraturas, resistência a compressão simples (UCS), qualidade das descontinuidades e presença de água no maciço. Este trabalho tem por utilizar a geoestatística para primeiro se conhecer algumas das particularidades destas variáveis, tais como a não linearidade, o comportamento em diferentes direções e a união de diferentes populações e posteriormente usar as técnicas de krigagem para criar um modelo geotécnico tridimensional. A geoestatística nos permite obter uma estimativa mais precisa e ter um maior conhecimento da incerteza do fenômeno, entretanto o RMR, por não ser uma variável aditiva, não se pode aplicar diretamente o uso das técnicas de krigagem. Assim uma metodologia é proposta para se estimar cada um dos parâmetros, ranqueá-los de acordo com seus valores e por fim obter a classificação RMR através do somatório destes ranques. Os resultados são comparados com a geologia estrutural da região de estudo, para se analisar a relação desta com a qualidade do maciço. A metodologia proposta apresentou uma melhora significante na qualidade de informações no local estimado e mostrou ser uma tentativa consistente para se criar um modelo geotécnico 3D. / The geotechnical characterization of rock masses is one of the most important aspects for the success of a mining enterprise. In this way, it is necessary to have a significant investment to acquire data during the mineral research phase and to make a great effort to manipulate and interpret the obtained data. In order to know a rock, it is necessary to establish the differences of properties between rock intact and rocky mass. The mechanical behavior of these two classes can present great differences when analyzed in the laboratory. One of the methods most used in the mining environment to classify the rock mass is the Rock Mass Rating (RMR) system, which consists of ranking the following parameters: Rock Quality Designation (RQD), fracture spacing, simple compression strength (UCS) quality of the discontinuities and presence of water in the massif. This work has to use geostatistics to first know some of the peculiarities of these variables, such as nonlinearity, behavior in different directions and the union of different populations and later to use kriging techniques to create a three - dimensional geotechnical model. The geostatistics allows us to obtain a more accurate estimate and to have a better knowledge of the uncertainty of the phenomenon, however, the RMR is not an additive variable, so cannot be directly applied the use of kriging techniques. Thus a methodology is proposed to estimate each of the parameters, rank them according to their values and finally obtain the RMR classification through the sum of these ranks. The results are compared with the structural geology of the study region, in order to analyze its relation with the quality of the rock mass. The proposed methodology presented a significant improvement in the quality of information at the estimated site and proved to be a consistent attempt to create a 3D geotechnical model.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-11-25T12:28:11Z No. of bitstreams: 1 tese_Luiz.pdf: 20726221 bytes, checksum: 70f70101b08569b45e67158039c56e3d (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-11-25T12:28:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tese_Luiz.pdf: 20726221 bytes, checksum: 70f70101b08569b45e67158039c56e3d (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-25T12:28:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_Luiz.pdf: 20726221 bytes, checksum: 70f70101b08569b45e67158039c56e3d (MD5) Previous issue date: 2015-07-30 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work we propose the development of new computational models to describe the hydro-mechanical couplings in petroleum withdrawal due to the water injection in the geological formations of the Brazilian pre-salt reservoirs. The modeling of the coupling between hydrodynamics, nonlinear transport and geomechanics of rocks salts is constructed within the framework of the iterative coupled formulation where the fully-coupled problem is decomposed into several subsystems associated with each particular physical phenomenon. The subsystems governing the movement of the fluids are discretized by locally conservative numerical methods whereas the nonlinear geomechanics by mixed finite element methods in conjunction with prediction-corrector schemes. Operator splitting algorithms are proposed to capture the effects of geomechanics upon water transport. Uncertainties from the lack of detailed knowledge of the input parameters of the model are computationally quantified by making use of the Monte Carlo method. Numerical simulations in geometries provided by sismic images of the pre-salt are obtained illustrating precisely the influence of geomechanical effects upon the oil production curves. / Neste trabalho propomos o desenvolvimento de novos modelos computacionais para descrever o acoplamento hidro-geomecânico durante o processo de recuperação de petróleo por injeção de água nas formações geológicas que compõem o pré-sal brasileiro. A descrição do acoplamento entre hidrodinâmica, transporte bifásico não linear e geomecânica de rochas salinas viscoelásticas é construída no contexto de formulações iterativamente acopladas, onde o problema é decomposto em vários subsistemas associados a cada fenômeno físico. Os subsistemas governantes do movimento dos fluidos são discretizados por métodos numéricos localmente conservativos e o subsistema da geomecânica não linear pelo método dos elementos finitos mistos em conjunção com algoritmos de predição-correção. Algoritmos de decomposição de operadores são propostos para capturar o efeito geomecânico sobre o transporte da fase aquosa. As incertezas oriundas da falta de conhecimento detalhado dos parâmetros de entrada do modelo são quantificadas computacionalmente fazendo uso do método de Monte Carlo. Simulações numéricas em geometrias fornecidas pela sísmica do pré-sal são realizadas ilustrando precisamente a influência dos efeitos geomecânicos sobre as curvas de produção.

O maciço granítico Teles Pires localizado ao norte do estado do Mato Grosso será escavado para a construção de três túneis de desvio utilizados na construção de uma usina hidrelétrica. Para a realização desta escavação, foram realizadas investigações geológicas a fim de se conhecer a condição do substrato rochoso e suas propriedades geomecânicas. Por meio da utilização das classificações geomecânicas RMR e Q, o maciço rochoso foi analisado de modo a se definir as possíveis áreas de instabilidade que poderiam surgir durante as escavações. A utilização de classificações geomecânicas é uma prática difundida na Geologia de Engenharia e utilizada pela maioria das empresas para prever o tipo de tratamento a ser utilizado durante e após a escavação dos túneis. Os métodos abordados neste trabalho levam em consideração parâmetros semelhantes entre si, seguindo cada um uma metodologia distinta. Por considerarem somente alguns parâmetros, as classificações geomecânicas devem ser utilizadas juntamente com as análises de campo e as interpretações geológicas. Neste trabalho, foram analisadas as correlações entre estas duas classificações assim como o quanto elas refletem o contexto geológico ao qual o maciço está inserido. / The Teles Pires granitic massif located north of Mato Grosso State will be excavated for the construction of three detour tunnels used in the construction of a hydroelectric plant. For the realization of this excavation, geological investigations were performed in order to know the condition of the bedrock and its geomechanical properties. Through the use of geomechanical classifications RMR and Q, the rock mass has been analyzed in order to define potential areas of instability that could arise during the excavations. The use of geomechanical classifications are a widespread practice in Engineering Geology and used by most companies to predict the type of treatment to be used during and after excavation of the tunnels. The methods discussed in this paper take into consideration parameters similar to each other, each following a distinct methodology. By considering only a few parameters, geomechanical classifications should be used along with field analysis and geological interpretations. In this study, we analyze the correlations between these two classifications as well as how they reflect the geological context to which the mass is inserted.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Professor Luís Lemos

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-11-17Bitstream added on 2014-06-13T18:43:33Z : No. of bitstreams: 1 mesquita_jb_dr_rcla.pdf: 5875287 bytes, checksum: db2a8395dcb44ca32fbf3d80e933e123 (MD5) / Desenvolveu–se proposta de classificação geomecânica de maciços rochosos para uso em projetos e obras de hidrelétricas a céu aberto, tendo como base estrutural o sistema Rock Mass Ration (RMR), proposto por Bieniawski (1989), para aplicação nas fases de: viabilidade e projeto básico, e projeto executivo (obras civis), direcionado, sobretudo para as atividades de preparo, tratamento e liberação das fundações. Os parâmetros classificatórios, simples e consagrados no meio técnico, são obtidos por meio de procedimentos metodológicos e pesquisa comumente empregados, tendo como estudo de casos os Aproveitamentos Hidrelétricos Jirau e Serra do Facão, localizados no rio Madeira, município de Porto Velho- RO e rio São Marcos em Catalão-Go, Brasil. O sistema básico foi testado e avaliado nos dois projetos hidrelétricos citados e ainda foram demonstradas incoerências do sistema RMR, na obtenção e aplicação dos pesos relativos dos parâmetros fraturamento e Rock Quality Designation (RQD), tendo sido solucionadas na presente tese. Introduziu-se de forma inédita como parâmetro de ajuste com pesos positivos, os tratamentos de fundação aplicados, que deverá ser objeto de calibração em projetos e obra em curso, que poderá servir para avaliar o coeficiente de segurança de determinada estrutura, por meio do ganho que é submetido o maciço rochoso tratado dos índices e parâmetros geotécnicos Os parâmetros e pesos da classificação da fase de projeto são revistos e ou determinados para a classificação fase de obras, durante o preparo e liberação da fundação, e nessa oportunidade pode-se reavaliar as especificações técnicas e aplicabilidade do projeto executivo, nessa área específica. Demonstrou-se a metodologia de obtenção de parâmetros geomecânicos, testou-se e avaliouse nos casos citados a Proposta Classificação Geomecânica e, finalmente... / There has been developed geomechanic classification of rock mass for outdoors use in projects and works of hydroelectrics, having as structural basis the Rock Mass Ration (RMR) System, proposed by Bieniawski (1989), for application in the phases of viabilitiy and basic project, and executive project (civil works) mainly directed for the activities of preparation, treatment and liberation of the foundations. The classificatory parameters, simple and consecrated in technical environment, are obtained from methodological procedures and researches, having as cases of study Jirau and Serra do Facão Hydroelectric Uses located in the Madeira River, in the region of the city of Porto Velho-RO and in São Marcos River, in Catalão-GO, Brazil. The basic system was tested and appraised in the two mentioned hydroelectric projects and incoherences of the system were still demonstrated RMR, in the obtaining and application of the relative weights of the parameters Fracturement and Rock Quality Designation (RQD), having been solved in the present thesis. It was introduced in an unpublished way as adjustment parameter with positive weights, the applied foundation treatments, that should be calibration object in projects and work in course, that it can be to evaluate safety's certain structure coefficient, through the earnings that is submitted the rocky solid agreement of the indexes and parameters geotecnics. The parameters and weights of the classification of the project phase are reviewed and or certain for the classification phase of works, during the preparation and liberation of the foundation, and in that opportunity it can be revalued the technical specifications and aplicabilidade of the executive project, in that specific area. The methodology of obtaining of parameters geomechanics was demonstrated, it was tested and it was evaluated in the mentioned cases the developed geomechanic... (Complete abstract click electronic access below)

O maciço granítico Teles Pires localizado ao norte do estado do Mato Grosso será escavado para a construção de três túneis de desvio utilizados na construção de uma usina hidrelétrica. Para a realização desta escavação, foram realizadas investigações geológicas a fim de se conhecer a condição do substrato rochoso e suas propriedades geomecânicas. Por meio da utilização das classificações geomecânicas RMR e Q, o maciço rochoso foi analisado de modo a se definir as possíveis áreas de instabilidade que poderiam surgir durante as escavações. A utilização de classificações geomecânicas é uma prática difundida na Geologia de Engenharia e utilizada pela maioria das empresas para prever o tipo de tratamento a ser utilizado durante e após a escavação dos túneis. Os métodos abordados neste trabalho levam em consideração parâmetros semelhantes entre si, seguindo cada um uma metodologia distinta. Por considerarem somente alguns parâmetros, as classificações geomecânicas devem ser utilizadas juntamente com as análises de campo e as interpretações geológicas. Neste trabalho, foram analisadas as correlações entre estas duas classificações assim como o quanto elas refletem o contexto geológico ao qual o maciço está inserido. / The Teles Pires granitic massif located north of Mato Grosso State will be excavated for the construction of three detour tunnels used in the construction of a hydroelectric plant. For the realization of this excavation, geological investigations were performed in order to know the condition of the bedrock and its geomechanical properties. Through the use of geomechanical classifications RMR and Q, the rock mass has been analyzed in order to define potential areas of instability that could arise during the excavations. The use of geomechanical classifications are a widespread practice in Engineering Geology and used by most companies to predict the type of treatment to be used during and after excavation of the tunnels. The methods discussed in this paper take into consideration parameters similar to each other, each following a distinct methodology. By considering only a few parameters, geomechanical classifications should be used along with field analysis and geological interpretations. In this study, we analyze the correlations between these two classifications as well as how they reflect the geological context to which the mass is inserted.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-04T11:22:15Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TeseLeoCabral_vrsFinal.pdf: 37484380 bytes, checksum: b61e5bb415f505345e69623ffd098b9e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-04T11:22:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TeseLeoCabral_vrsFinal.pdf: 37484380 bytes, checksum: b61e5bb415f505345e69623ffd098b9e (MD5) Previous issue date: 2015-07-08 / A disciplina de geomecânica de reservatórios engloba aspectos relacionados não somente à mecânica de rochas, mas também à geologia estrutural e engenharia de petróleo e deve ser entendida no intuito de melhor explicar aspectos críticos presentes nas fases de exploração e produção de reservatórios de petróleo, tais como: predição de poro pressões, estimativa de potenciais selantes de falhas geológicas, determinação de trajetórias de poços, cálculo da pressão de fratura, reativação de falhas, compactação de reservatórios, injeção de CO2, entre outros. Uma representação adequada da quantificação de incertezas é parte essencial de qualquer projeto. Especificamente, uma análise que se destina a fornecer informações sobre o comportamento de um sistema deve prover uma avaliação da incerteza associada aos resultados. Sem tal estimativa, perspectivas traçadas a partir da análise e decisões tomadas com base nos resultados são questionáveis. O processo de quantificação de incertezas para modelos multifísicos de grande escala, como os modelos relacionados à geomecânica de reservatórios, requer uma atenção especial, principalmente, devido ao fato de comumente se deparar com cenários em que a disponibilidade de dados é nula ou escassa. Esta tese se propôs a avaliar e integrar estes dois temas: quantificação de incertezas e geomecânica de reservatórios. Para isso, foi realizada uma extensa revisão bibliográfica sobre os principais problemas relacionados à geomecânica de reservatórios, tais como: injeção acima da pressão de fratura, reativação de falhas geológicas, compactação de reservatórios e injeção de CO2. Esta revisão contou com a dedução e implementação de soluções analíticas disponíveis na literatura relatas aos fenômenos descritos acima. Desta forma, a primeira contribuição desta tese foi agrupar diferentes soluções analíticas relacionadas à geomecânica de reservatórios em um único documento. O processo de quantificação de incertezas foi amplamente discutido. Desde a definição de tipos de incertezas - aleatórias ou epistêmicas, até a apresentação de diferentes metodologias para quantificação de incertezas. A teoria da evidência, também conhecida como Dempster-Shafer theory, foi detalhada e apresentada como uma generalização da teoria da probabilidade. Apesar de vastamente utilizada em diversas áreas da engenharia, pela primeira vez a teoria da evidência foi utilizada na engenharia de reservatórios, o que torna tal fato uma contribuição fundamental desta tese. O conceito de decisões sob incerteza foi introduzido e catapultou a integração desses dois temas extremamente relevantes na engenharia de reservatórios. Diferentes cenários inerentes à tomada de decisão foram descritos e discutidos, entre eles: a ausência de dados de entrada disponíveis, a situação em que os parâmetros de entrada são conhecidos, a inferência de novos dados ao longo do projeto e, por fim, uma modelagem híbrida. Como resultado desta integração foram submetidos 3 artigos a revistas indexadas. Por fim, foi deduzida a equação de fluxo em meios porosos deformáveis e proposta uma metodologia explícita para incorporação dos efeitos geomecânicos na simulação de reservatórios tradicional. Esta metodologia apresentou resultados bastante efetivos quando comparada a métodos totalmente acoplados ou iterativos presentes na literatura. / Reservoir geomechanics encompasses aspects related to rock mechanics, structural geology and petroleum engineering. The geomechanics of reservoirs must be understood in order to better explain critical aspects present in petroleum reservoirs exploration and production phases, such as: pore pressure prediction, geological fault seal potential, well design, fracture propagation, fault reactivation, reservoir compaction, CO2 injection, among others. An adequate representation of the uncertainties is an essential part of any project. Specifically, an analysis that is intended to provide information about the behavior of a system should provide an assessment of the uncertainty associated with the results. Without such estimate, perspectives drawn from the analysis and decisions made based on the results are questionable. The process of uncertainty quantification for large scale multiphysics models, such as reservoir geomechanics models, requires special attention, due to the fact that scenarios where data availability is nil or scarce commonly come across. This thesis aimed to evaluate and integrate these two themes: uncertainty quantification and reservoir geomechanics. For this, an extensive literature review on key issues related to reservoir geomechanics was carried out, such as: injection above the fracture pressure, fault reactivation, reservoir compaction and CO2 injection. This review included the deduction and implementation of analytical solutions available in the literature. Thus, the first contribution of this thesis was to group different analytical solutions related to reservoir geomechanics into a single document. The process of uncertainty quantification has been widely discussed. The definition of types of uncertainty - aleatory or epistemic and different methods for uncertainty quantification were presented. Evidence theory, also known as Dempster- Shafer theory, was detailed and presented as a probability theory generalization. Although widely used in different fields of engineering, for the first time the evidence theory was used in reservoir engineering, which makes this fact a fundamental contribution of this thesis. The concept of decisions under uncertainty was introduced and catapulted the integration of these two extremely important issues in reservoir engineering. Different scenarios inherent in the decision-making have been described and discussed, among them: the lack of available input data, the situation in which the input parameters are known, the inference of new data along the design time, and finally a hybrid modeling. As a result of this integration three articles were submitted to peer review journals. Finally, the flow equation in deformable porous media was presented and an explicit methodology was proposed to incorporate geomechanical effects in the reservoir simulation. This methodology presented quite effective results when compared to fully coupled or iterative methods in the literature.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-07-20T12:25:34Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) documento.pdf: 6110083 bytes, checksum: e763b9e4b979081c4ada6fef0eb596a6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-20T12:25:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) documento.pdf: 6110083 bytes, checksum: e763b9e4b979081c4ada6fef0eb596a6 (MD5) Previous issue date: 2015-08-03 / ANP-PRH26 / Aimportânciadageomecânicaedoestudodeesquemasdeacoplamentoentreageomecânica e fluxo multifásico têm sido cada vez mais importantes e utilizados pela indústria a medida que formações cada vez mais profundas vêem sendo descobertas e exploradas. O entendimento do comportamento do estado de tensão em um reservatório permite produzir um melhor entendimento das implicações geomecânicas que ocorrem durante a fase de explotação, isso porque durante esta fase, as alterações na poro-pressão conduzem perturbações no equilíbrio mecânico afetando o estado de tensão de formações profundas, de maneira a alterar as propriedades da rocha tais como permeabilidade e porosidade. No entanto, a simulação acoplada (hidromecânica) em um grande campo heterogêneo implica na solução de equações de fluxo e mecânica, associadas a um grande número de graus de liberdade que torna esse tipo de abordagem inviável e computacionalmente cara. Neste contexto, um simulador geomecânico-linhas de fluxoé apresentado dentro de um algoritmo sequencial iterativo. Neste trabalho, aplica-se o método de elementos finitos com volume de controle para o subproblema poro-mecânico que fornece um campo de velocidade de Darcy pós-processado e a porosidade como entradas para o subproblema de transporte. Este subproblema é resolvido através do método de decomposição de operador, no qual basea-se em um esquema preditor-corretor com os passos preditor e corretor discretizados pelos esquemas baseados em tempo de vôo e volumes finitos, respectivamente. Simulações numéricas de injeção de água foram comparadas com soluções encontradas na literatura, mostrando bons resultados. Em problemas dominados pela advecção, envolvendo um reservatório naturalmente fraturado, a abordagem implementada foi capaz de predizer a distribuição do campo de saturação ao longo de toda simulação. Além disso, para avaliar a resposta geomecânica, simulações numéricas foram realizadas em um grande sistema de reservatório-rocha capeadora em uma fase de recuperação primária de hidrocarboneto, mostrou que a formulação apresentada provou ser: uma alternativa promissora para simulação hidro-geomecânica tradicional; úteis para o modelo de fluxo de redução de ordem nos casos em que o comportamento geomecânico são mais importantes do que o comportamento de fluxo e de uma ferramenta complementar para simulação geomecânica convencional. / The importance of geomechanics and the study of coupling between geomechanics and multiphase flow have been increasingly recognized and used by the industry as deeper formations are discovered and exploited. The knowledge of the state of stress in a reservoir yields a better understanding of the geomechanical implications during exploitation stage, because during the primary recovery stage, changes in pore pressure leads to perturbations inthemechanicalequilibrium,affectingthestressstateintheformationsinawaythatalters the rock properties such as permeability and porosity. However, the coupled simulation (hydromechanical) in large field heterogeneous models involves stress and flow equations solving, associated with a large number of degrees-of-freedom which becomes infeasible and computationally costly. In this context, a geomechanical-streamline simulator is presented within a iteratively coupled framework algorithm. In the present work, we applied control volume finite element method for the poromechanics subproblem which provides a Darcy velocityfieldthroughapost-processingvelocityprocedureandporosityasinputfieldstothe transportsubproblem.Suchsubproblemissolvedbymeansofanoperatorsplittingmethod, which is based on a predictor-corrector scheme with the predictor and corrector steps discretized by a time-of-flight and a finite volume based schemes, respectively. Numerical simulations of water-flooding are compared to the numerical results available in literature, showing good results. In convection-dominated problems, involving a naturally fractured reservoir, the approach was able to predict the saturation distributions for the whole simulation correctly. Furthermore, to appraisal the geomechanical response, numerical simulation was performed in a large reservoir-caprock system in a primary hydrocarbon recovery stage, showing that the formulation presented proved be: an promising alternative to traditional hydro-geomechanical simulation; useful for flow model order reduction in cases where the geomechanical behavior are more important than the flow behavior and a complementary tool for conventional geomechanical simulations.

Este trabalho apresenta uma formulação do Método dos Elementos Discretos (MED) utilizando uma abordagem vetorial para o tratamento das rotações. As rotações são calculadas com a parametrização de Rodrigues. As principais contribuições do trabalho são: o cálculo dos deslocamentos tangentes utilizando o vetor das rotações incrementais da parametrização de Rodrigues; e, a integração do movimento de rotação utilizando o método leapfrog com as expressões da parametrização das rotações de Rodrigues. A formulação é apresentada para partículas esféricas e superelipsóides. O cálculo do deslocamento tangente, que é utilizado para o cálculo das forças de atrito, é feito a partir da velocidade angular da partícula. Em geral, o deslocamento tangente é calculado a partir da velocidade linear instantânea do ponto de contato. Aqui, o deslocamento do ponto de contato é dado pelo movimento da partícula, tanto de translação quanto de rotação. Apesar da abordagem por meio de rotações, é mostrado este cálculo pode ser feito sem o uso de tensores de segunda ordem. O movimento da partícula é descrito por uma abordagem incremental. É apresentada uma formulação do método de integração leapfrog com a utilização da expressão das rotações sucessivas da parametrização de Rodrigues. A detecção do contato entre superelipsóides é feita por um método do tipo \"vetor normal comum\", resolvido como um problema de minimização. Os resultados mostram que a parametrização de Rodrigues pode ser utilizada com método dos elementos discretos tanto para a execução da rotação quanto para o cálculo de grandezas que envolvem este tipo de movimento como o deslocamento tangente. / This work presents a formulation for Discrete Element Method (DEM) adopting a vector ap-proach to solve rotations. Herein, rotations are solved using Rodrigues parameterization. The main contributions of this work are: tangential displacements using the incremental rotation vector from Rodrigues parameterization, and integration of the rotation movement using leap-frog method and Rodrigues rotation tensor. The formulations are presented to spheres and superelliptical particles. Tangential displacements, which are used to get friction forces, are calculated through angular velocity. In most of DEM implementations, tangential displacements are calculated through the instantaneous linear velocity of the contact point. Instead, here the displacement of the contact point is given through the rotation of the particle. It is showed that the vector of in-cremental rotations can be calculated through the angular velocity. Particle movement is described using an updated Lagrangian approach. Leapfrog method is formulated in such a way to use the Rodrigues expression for successive rotations. Contact detection between superellipsoids is solved using a technic called \"common normal approach\", and it is solved as a minimization problem. The results show that the Rodrigues parameterization can be applied to discrete element method to both execute rotations and to evaluate physical quantities that are related to this kind of movement as tangential displacement.