[pt] Na indústria de petróleo, é imprescindível a visualização clara e desambigua de campos vetoriais resultantes de simulações numéricas de reservatórios de petróleo. Nesta dissertação, estudamos o uso da convolução de integral de linha (Line Integral Convolution – LIC) para gerar imagens de campos vetoriais 3D estacionários e aplicar o resultado em um visualizador volumétrico na GPU. Devido a densidade de informação presente na visualização volumétrica, estudamos os uso de texturas esparsas como entrada para o algoritmo de LIC e aplicamos funções de transferência para designar cor e opacidade a volumes de campos escalares, a fim de codificar informações visuais a voxels e aliviar o problema de oclusão. Além disso, tratamos o problema de codificação da direção de fluxo, inerente do LIC, usando uma extensão do algoritmo – Oriented LIC (OLIC). Por último, demonstramos um método de animação do volume a fim de ressaltar a direção do fluxo ainda mais. Comparamos então resultados do algoritmo LIC com o de OLIC. / [en] In the oil industry, clear and unambiguous visualization of vector fields resulting from numerical simulations of black-oil reservoirs is essential. In this dissertation, we study the use of line integral convolution techniques (LIC) for imaging 3D steady vector fields and apply the results to a GPU-based volume rendering algorithm. Due to the density of information present in volume renderings of LIC images, we study the use of sparse textures as input to the LIC algorithm and apply transfer functions to assign color and opacity to scalar fields in order to encode visual information to voxels and alleviate the occlusion problem. Additionally, we address the problem of encoding flow orientation, inherent to LIC, using an extension of the algorithm – Oriented LIC (OLIC). Finally, we present a method for volume animation in order to enhance the flow orientation. We then compare results obtained with LIC and with OLIC.

[pt] A definição da estratégia de produção de petróleo é uma tarefa muito importante que consiste em um processo bastante complexo devido à grande quantidade de variáveis envolvidas. Estas variáveis estão relacionadas com características geológicas, fatores econômicos e decisões como alocação de poços, número de poços produtores e injetores, condições operacionais e cronograma de abertura de poços. No contexto da otimização da produção de petróleo, o objetivo é encontrar a melhor configuração de poços que contribua para maximizar, na maioria dos casos, o valor presente líquido (VPL). Esse valor é calculado, principalmente, a partir do óleo, gás e água produzidos do campo, que são encontrados através do uso do simulador de reservatórios. Porém, vários parâmetros e variáveis devem ser prefixados e inseridos no sistema de simulação para que esses valores de produção sejam previstos. Esse processo geralmente exige um alto custo computacional para modelar as transferências de fluidos dentro do reservatório simulado. Assim, o uso de simuladores pode ser substituído por aproximadores. Neste estudo, eles são desenvolvidos através da Programação Genética Linear com Inspiração Quântica, uma técnica da Computação Evolucionária. Esses aproximadores serão utilizados para substituir a simulação do reservatório no processo de otimização da localização e tipo de poços a serem perfurados em um campo petrolífero. Para a construção dos proxies de reservatório, as amostras, originadas utilizando a técnica do Hipercubo Latino, foram simuladas para a criação da base de dados. O modelo para criação de aproximadores foi testado em um reservatório sintético. Dois tipos de otimização foram realizados para a validação do modelo. A primeira foi a otimização determinística e a segunda uma otimização sob incerteza considerando três diferentes cenários geológicos, um caso onde o número de simulações é extremamente alto. Os resultados encontrados apontam que o modelo para a criação de proxies consegue bom desempenho na substituição dos simuladores devido aos baixos erros encontrados e na considerável redução do custo computacional. / [en] The purpose of oil production strategy in the context of production optimization is to find the best configuration of wells that contributes to maximizing the Net Present Value. This value is calculated mainly from the amount of oil, gas, and water recovered from the field, which can be obtained by running the reservoir simulator. However, many parameters and variables must be prefixed and inserted into the simulation system in order to generate these production values. This process involves a high computational cost for modeling the transfer of fluids within the simulated reservoir. Thus, the use of simulators may be substituted by approximators. In this thesis, we aim to develop these approximators using Quantum-Inspired Linear Genetic Programming, a technique of Evolutionary Computation. These approximators were used to replace the reservoir simulation in the process of optimizing the location and type of wells to be drilled in a field. For the reservoir proxies construction, samples obtained from the technique of Latin Hypercube were simulated to create the database. The model for creating approximators was tested on a synthetic reservoir. Two types of optimization were performed to validate the model. The first was a deterministic optimization and the second an optimization under uncertainty considering three different geological settings, a situation in which the number of simulations becomes extremely high. Our results indicated that the model for the creation of proxies achieves a satisfactory performance in the replacement of simulators due to low levels of errors and a considerable reduction of the computational cost.

Orientador: Silvana Moreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-10T23:35:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sampaio_SergioArnaud_M.pdf: 1857794 bytes, checksum: b5584970c1ca196d93e07f5d3ea81396 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A Represa Billings é o maior reservatório de água da região metropolitana de São Paulo, com aproximadamente 100 km² em espelho de água. Sua bacia hidrográfica ocupa mais de 500km² em seis municípios da região. Ao seu redor concentra-se o maior parque industrial da América do Sul e somente suas margens são ocupadas por quase um milhão de habitantes. A qualidade de suas águas é, portanto, motivo constante de preocupação de toda a sociedade. Neste trabalho aplica-se a Espectrometria de Fluorescência de Raios X, com Reflexão Total e excitação por Radiação Síncrotron (SR-TXRF), para a identificação e quantificação de metais em águas e sedimentos da Represa Billings. Foram quantificados os metais Cr, Ni, Cu, Zn e Pb, freqüentemente investigados em trabalhos na área ambiental, já que são largamente usados em processos industriais e estão presentes em vários produtos de consumo doméstico. Para o trabalho de campo, foram coletadas amostras em dezoito pontos, incluídas as margens e a porção central da represa, localizados em regiões com ocupação residencial e industrial, como também em regiões preservadas, próximos de pontos de monitoramento adotados pela Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB). As amostras de água e de sedimentos, bem como as amostras certificadas e padrões, foram analisadas no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron ¿ LNLS situado no pólo de alta tecnologia, em Campinas-SP. Foi estabelecida uma comparação entre as concentrações de metais obtidas e os valores de referência para águas e para sedimentos, recomendados pela legislação em vigor. Os resultados obtidos indicam concentrações acima dos valores permitidos para o cobre, generalizada para todos os locais de amostragem, como também para o chumbo na grande maioria desses locais. Os demais metais estudados também apresentaram concentrações acima do permitido para alguns dos pontos de amostragem. O trabalho destaca as vantagens e os aspectos relevantes da técnica de análise (SR-TXRF), considerada como não destrutiva e com baixos limites de detecção (partes por bilhão). Outras vantagens são: a sensibilidade analítica para uma ampla faixa de elementos, com um preparo simples e rápido de amostras e facilidade de operação, e que por isso tem apresentado grande desenvolvimento nos últimos anos, com crescente aceitação da comunidade científica. A finalidade de contexto social é contribuir para a preservação dos mananciais locais e o aproveitamento racional de suas águas / Abstract: The Billings dam is the largest water reservatory in the metropolitan region of Sao Paulo, with approximately 100 km2 of area. Its watershed takes up more than 500 km2 in 6 counties of the region. Around the dam is located the largest industrial region of South America and only its borders have about 1 million inhabitants. The water quality is a constant concern to society. On this study, it is applied the synchrotron radiation total reflection X-ray fluorescence (SRTXRF) analysis for identification and quantification of metals in water and sediments of the Billings dam. Metals such as Cr, Ni, Cu, Zn and Pb were analyzed and investigated by environmental work tasks, as they are largely used in industrial processes and are present in various domestic consumers¿ products. As far as experimental work, samples were collected in 18 locations, including the borders and in the central part of the dam, which were located in both residential and industrial regions, as well as in preserved regions, near the places where monitoring was adopted by the Technology and Environmental Company of São Paulo State (CETESB). The water and sediment samples, as well as the certified ones were analyzed in the Brazilian Synchrotron Light Laboratory (LNLS) located in the high technology pole in Campinas, SP. A comparison was established between the metal concentration obtained and the reference values for water and sediments, recommended by Brazilian laws. The results registered a concentration higher than permissive values for Cu, generalized to all sample locations, as well as to Pb in the majority of these places. Other metals studied also showed a concentration higher than permissive values in some points. The job features the advantages and relevant aspects of the SR-TXRF technique. Advantages as not destructive, with low detection limits, high sensitivity for several elements, simple and quick sample preparation, ease operation among others) that shows great development in the past years, with a growing acceptance in the scientific community. The purpose within the social context is to contribute to the local water sources preservation and the rational usage of its waters / Mestrado / Recursos Hidricos / Mestre em Engenharia Civil

Orientadores: Denis José Schiozer, Célio Maschio / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-23T20:38:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Davolio_Alessandra_D.pdf: 20299340 bytes, checksum: 39bd0e5f79603d95c1cb4c74b2616103 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O foco deste trabalho é usar dados de engenharia de reservatórios gerados através da simulação de fluxos para melhorar a interpretação quantitativa da sísmica 4D. A ideia é usar os conhecimentos de engenharia para minimizar possíveis informações incorretas geradas pela sísmica 4D, antes de usá-la para atualizar modelos de simulação de reservatórios em um procedimento de ajuste de histórico. Neste trabalho a integração entre estes dois conjuntos de dados é feita no domínio da pressão e saturação. Dessa forma, a primeira parte do trabalho apresenta uma metodologia para estimar variações de pressão e saturação a partir da sísmica 4D através de um procedimento de inversão petro-elástica. Este procedimento pode ser visto como uma ferramenta para aplicar a metodologia de integração da segunda parte, que é uma das principais contribuições deste trabalho. A metodologia de integração usa múltiplos modelos de simulação para restringir a estimativa de pressão e saturação a partir da sísmica 4D. Como resultado, observaram-se mapas menos ruidosos que permitem, portanto, uma melhor interpretação das variações ocorridas no reservatório. Seguindo a sequencia tradicional de trabalho, o mapa de saturação estimado foi então usado como dado de entrada em um processo de ajuste de histórico apresentado na terceira parte da tese. Foi mostrado que o procedimento de ajuste gera melhores resultados quando o dado de entrada, neste caso mapa de saturação, respeita o balanço de massa, o que não acontecia para os dados considerados. Assim, uma metodologia para calibrar o volume de água injetada associado ao mapa de saturação gerado pela sísmica 4D é apresentada na última parte do trabalho, que é outra contribuição importante a se destacar. Para melhor controlar os resultados de todas as metodologias aqui apresentadas foram usados dados sintéticos em todo o trabalho. Embora resultados satisfatórios tenham sido observados para este conjunto de dados, é importante destacar que as principais contribuições deste trabalho não são apenas os resultados observados, mas as metodologias propostas, que apresentam uma perspectiva inovadora para integração entre dados de sísmica 4D e engenharia de reservatórios / Abstract: The focus of this work is to use reservoir engineering data from numerical flow simulation to improve the quantitative interpretation of 4D seismic signals. The idea is to use engineering knowledge to minimize possible incorrect information provided by 4D seismic before using it to update reservoir simulation models in a history matching procedure. In this work the integration between the two dataset is done in the pressure and saturation domain. So, the first part of the work presents a methodology to estimate pressure and saturation changes from 4D seismic through a petro-elastic inversion procedure. This procedure can be seen as a tool to apply the integration methodology of the second part which is one of the main contributions of this work. The integration methodology uses multiple simulation models to constrain the estimation of pressure and saturation from 4D seismic. As a result, less noisy maps were obtained, allowing a better interpretation of the reservoir changes. Following the traditional sequence, the estimated saturation map is then used as input to the history matching process presented in the third part of the work. It was shown that the history matching procedure provides better results if the input data, in this case the saturation map, respects the expected mass balance, which was not the case for the dataset considered. Thus, a methodology to calibrate the volume of injected water associated to the saturation map provided by 4D seismic is presented in the last part of the work, which is another important contribution to be highlighted. To better control the results of all the methodologies here presented, a synthetic dataset was used in the entire work. Although satisfactory results were observed for this dataset, it is important to highlight that the main contributions of this work are not only the results, but the methodologies proposed, that present an innovative perspective for 4D seismic and reservoir engineering data integration / Doutorado / Reservatórios e Gestão / Doutora em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Denis José Schiozer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-28T14:19:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pimenta_RaquelRibeiroGomes_M.pdf: 41409019 bytes, checksum: 19305e480d226d75f53cde7de5f86b95 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O sucesso econômico de projetos e o desenvolvimento de campos de petróleo dependem não só de atributos de reservatório como também de estratégias de produção. Em reservatórios naturalmente fraturados uma combinação de atributos como: conectividade de fraturas alta, influxo de aquífero forte e molhabilidade variável com parâmetros de projetos como injeção de água, podem resultar na chegada antecipada de água e até mesmo no fracasso do projeto. Os atributos de reservatórios geralmente não são conhecidos no momento da elaboração dos projetos quando a maior parte do investimento é efetuada; para campos marítimos, há ainda pouca flexibilidade para mudanças ao longo do tempo. A avaliação do risco envolvido então se torna muito importante. O resultado de projetos com reservatórios naturalmente fraturados depende muito da estratégia de produção, principalmente do número e da localização de poços. A otimização destes parâmetros aumenta a produção de óleo e a rentabilidade dos projetos. Esta dissertação apresenta uma metodologia de seleção de estratégia de produção que incorpora a análise de risco. As incertezas de reservatório são quantificadas e são selecionados três modelos para representar a variabilidade técnica e financeira. Estes modelos são usados como apoio para a seleção de estratégias de produção sob incertezas. Para este fim, primeiro se faz uma análise de risco onde se escolhem os denominados modelos de reservatórios variados, depois se escolhe uma estratégia de produção através de um estudo comparativo com diferentes métodos de explotação e, por fim, faz-se um estudo da robustez da estratégia escolhida para cada caso através da realização de uma análise de incerteza. No estudo comparativo de estratégias de produção são avaliados os métodos de depleção, injeção de água, gás, água e gás e alternada de água e gás e cada estratégia citada acima é otimizada de maneira assistida. Conclui-se que o estudo atinge o objetivo principal, já que a estratégia de injeção de água e gás é escolhida como a melhor estratégia de produção através da aplicação da metodologia de análise de risco. Esta estratégia é escolhida porque tem o maior valor presente líquido, o menor risco financeiro e ainda apresenta flexibilidade de projeto / Abstract: Economical results of an oilfield development depend on both reservoir attributes and strategy selection. For instance, water injection implementation in naturally fractured reservoir can result in early water production and poor economical results if this reservoir has high fracture connectivity, aquifer influx and mixed wettability. Reservoir attributes are generally unknown at the beginning of the project, when most of the investment is made. Since there is no much flexibility for changes during a life cycle of an offshore field, risk analysis is very important at this moment. Optimization of project parameters such as production strategy, well number and well location usually increase oil production and project profitability. This study presents a methodology to select the best production strategy incorporating risk analysis. Reservoir uncertainties are evaluated and all technical and financial variability are resumed in three models. This task is performed using the following steps: risk analysis where three models are selected among five hundred; production strategies comparison and finally a robust test using a complete risk analysis for all three models. The evaluations of the following production strategies are performed: depletion, water injection, gas injection, water and gas injection and water alternating gas injection. Each strategy is optimized using assisted technics and the best economical result is selected for development. This study results are successful and concludes that water and gas injection is the best strategy for this reservoir since it has the highest net present value, the lowest financial risk and adds project flexibility because it injects two different fluids / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestra em Ciências e Engenharia de Petróleo

[pt] Os estudos entre a interação do fluxo de fluido e a deformação do meio poroso têm sido realizados com o objetivo de explicar alguns fenômenos que ocorrem ao longo da produção/injeção de fluidos, e assim obter uma simulação de reservatórios cada vez mais precisa. A solução ideal para o problema é implementar um esquema, onde as leis que governam o fluxo e analise de tensões sejam obedecidas simultaneamente em cada intervalo de tempo. Este trabalho apresenta os resultados de um código (programado em C positivo positivo) que permite acoplar um simulador de fluxo convencional (ECLIPSE) e um programa que permite analisar tensões e deslocamentos (Abaqus /CAE). O objetivo deste trabalho é validar varias soluções para resolver um problema usando os diferentes tipos de acoplamento, que juntamente com uma filosofia empregada nas principais formulações permite dar respostas similares aquelas do acoplamento total. São apresentadas as formas de acoplamento e a formulação empregada em cada um dos esquemas usados. Os resultados obtidos pelos esquemas são comparados em termos de fluxo e tensões e deslocamentos a partir de modelos tridimensionais. / [en] Studies between the interaction of fluid flow and deformation of porous media have been carried out with the aim of explaining some phenomena that occur along the production/injection of fluids, thereby obtaining a more accurate reservoir simulation. The ideal solution for this problem is to implement a scheme where laws governing the flow and stress analysis are met simultaneously at each time interval. This dissertation presents the results of a computer code (programmed in C positive positive) that allows the coupling of a conventional reservoir simulator (ECLIPSE) and a stress-displacement finite element based program (Abaqus /CAE). This work presents the use of various coupling schemes for the solution of a synthetic case, in particular the use of a methodology that generates results very close to the ones predicted from the use of fully coupled methods. The results obtained by the different coupling schemes are compared in terms of fluid pressure, stress and displacement responses for synthetic three-dimensional models.

[pt] Em reservatórios de gás retrógrado com pressões inferiores à pressão de orvalho, a produtividade dos poços pode ser comprometida devido ao aparecimento e acúmulo da fase líquida nas suas imediações. Este fenômeno é conhecido como bloqueio por condensação retrógrada e está associado à uma série de desafios para compreendê-lo. Um deles é a determinação da permeabilidade relativa das fases líquida e gasosa, que comumente advém de curvas de permeabilidade obtidas a partir da extrapolação de poucos dados experimentais. Dessa forma, elas tendem a não representar fielmente efeitos importantes para o escoamento, comprometendo a precisão da modelagem do fluxo no meio poroso. A fim de investigar o efeito das curvas de permeabilidade relativa sobre a formação de bancos de condensado, foi desenvolvido um modelo composicional em escala de reservatório para o estudo do escoamento de gás e condensado. Com o modelo, o uso de curvas de permeabilidade relativa obtidas através de simulação do escoamento de gás retrógrado na escala de poros e de correlações propostas na literatura foi avaliado. Considera-se: sistema isotérmico, escoamento bifásico e incorporação dos efeitos de forças capilares por meio do modelo de permeabilidade relativa. Equações de balanço molar e consistência de volume formam um sistema não linear resolvido pelo método de Newton que fornece pressão e número de mols de cada componente, em todos os volumes de controle do modelo, a cada passo de tempo. Para o equilíbrio de fases, a equação de Peng & Robinson foi implementada com uma rotina de flash a pressão e temperaturas constantes. O modelo foi validado contra a solução analítica para sistema monofásico e por fim, o simulador obteve a evolução temporal das curvas de pressão e saturação em função da distância do poço, a fim de comparar o efeito dos diferentes modelos de curvas de permeabilidade relativa na predição do bloqueio por condensado. Os resultados foram obtidos variando-se a permeabilidade absoluta do meio e a vazão de gás imposta no poço, e o impacto desses parâmetros no acúmulo de condensado foi avaliado. / [en] In gas-condensate reservoirs with pressures below the dew pressure, the productivity of wells can be compromised due to the accumulation of liquid in their surroundings. This phenomenon is known as condensate blockage and there are many challenges to understanding the formation of condensate banks. One of them is the determination of the relative permeability of the liquid and gas phases, which commonly comes from permeability curves obtained from the extrapolation of few experimental data. Thus, they tend not to reliably represent important effects for the flow, compromising the precision of the flow modeling in the porous medium. In order to investigate the effect of relative permeability curves on the formation of condensate banks, a reservoir-scale compositional model was developed for the study of flow of gas and condensate. With the model, the use of relative permeability curves obtained by simulating the gas-condensate flow at the pore-scale and with correlations proposed in the literature was evaluated. It is considered: isothermal system, two-phase flow and incorporation of capillary force effects through the relative permeability model. Molar balance and volume consistency equations form a nonlinear system solved by Newton s method that provides pressure and number of moles of each component, in all control volumes of the model, at each time step. For the phase equilibrium, calculations of the Peng & Robinson equation was implemented in a constant pressure and temperature flash routine. The model was validated against the analytical solution for single-phase flow and, finally, the simulator obtained the temporal evolution of the pressure and saturation as a function of the distance from the well, in order to compare the effect of different models of relative permeability curves in the prediction of condensate blockage. The results were obtained by varying the absolute permeability of the medium and the gas flow imposed in the well, and the impact of these parameters on the accumulation of condensate was evaluated.

[pt] Um dos principais objetivos da engenharia de petróleo é desenvolver e aplicar técnicas capazes de aumentar a produtividade de poços de petróleo, incluindo a estimulação do poço por operações de fraturamento hidráulico. Estudos sobre a propagação de fraturas podem ser feitos analiticamente para algumas situações simplificadas envolvendo homogeneidade, isotropia e condições de contorno simples do meio geológico, ou pela aplicação de métodos numéricos, como o método dos elementos finitos, para casos mais complexos. A presente pesquisa apresenta análise numérica de fraturamento hidráulico utilizando o método estendido dos elementos finitos (XFEM), em conjunto com o modelo constitutivo de dano da Zona Coesiva (MZC). No método estendido dos elementos finitos a geometria da fratura se torna independente da malha, permitindo a propagação da fratura através do domínio, dispensando sucessivas gerações de malha necessárias na aplicação do método convencional dos elementos finitos. Os resultados numéricos obtidos foram comparados com soluções analíticas assintóticas no caso limite em que o regime da propagação é dominado pela rigidez da rocha, obtendo uma boa concordância. Adicionalmente, foram investigados os efeitos de diferentes parâmetros do fluido de injeção e as características de propagação da fratura quando a interface entre diferentes camadas geológicas é inclinada, mostrando dependência do ângulo de inclinação, das propriedades do material e das tensões in-situ. / [en] One of the main objectives of petroleum engineering is to develop and apply techniques capable of increasing the productivity of oil wells, including the stimulation of well by hydraulic fracturing operations. Studies on the propagation of fractures can be done analytically for some simplified situations involving homogeneity, isotropy and simple boundary conditions of the geological medium, or by the application of numerical methods, such as the finite element method, for more complex cases. The present research presents a numerical analysis of hydraulic fracturing using the extended finite element method (XFEM), in conjunction with the damage constitutive model of Cohesive Zone (MZC). In the extended finite element method the fracture geometry becomes independent of the mesh, allowing the propagation of the fracture through the domain without successive mesh generations as necessary in the conventional finite element method. The computed numerical results were compared with asymptotic analytical solutions in the limit case in which the propagation regime is dominated by the rigidity of the rock with good compatibility. In addition, this study investigates the effects of different parameters of the injection fluid and the fracture propagation characteristics when the interface between different geological layers is inclined, shows dependency between the angle of inclination with the properties of the material and the in-situ stresses.

[pt] Uma forma de avaliar a qualidade da água e a qualidade ambiental de um reservatório para monitoramento futuro é listar e analisar as concentrações de tudo o que a mesma tem. Tal lista poderia ser tão longa quanto o número de elementos analisados, podendo ir de 20 e poucos componentes comuns a centenas. É assim que vários índices de qualidade têm sido propostos por serem capazes de sintetizar o maior número destes parâmetros de qualidade em um único valor de fácil interpretação. Não obstante, uma vez que a maior parte dos índices formulados serem para águas moventes, os mesmos têm pouca utilidade para lagos e reservatórios. Lagos e reservatórios são geralmente avaliados e classificados com base em índices de estado trófico e em análises de suas composições químicas. Porém, um índice de estado trófico não tem a mesma representatividade de um índice de qualidade, visto que o termo qualidade sugere uma avaliação subjetiva, importante ressaltar essa distinção de conceitos. Excelente ou pobre, a referência de qualidade da água depende do seu uso e das atitudes locais das pessoas. A definição de estado trófico e seu índice correspondente deveriam permanecer neutros a tais julgamentos subjetivos, mantendo-se numa estrutura dentro da qual podem ser feitas várias avaliações da qualidade da água. Dessa forma, no presente trabalho, criou-se um modelo de avaliação da qualidade da água e da qualidade ambiental para um reservatório tropical oligo-mesotrófico (reservatório das Lajes) capaz de representar em uma escala numérica as gradações nos níveis de qualidade, além de levar em consideração a subjetividade implícita no conceito de qualidade. A subjetividade da avaliação em discussão motivou o emprego da Lógica Fuzzy, metodologia capaz de representar, de forma mais eficiente e clara, os limites dos intervalos de variação dos parâmetros de qualidade para um conjunto de categorias subjetivas, quando esses limites não são bem definidos ou são imprecisos. Assim, foi desenvolvida uma ferramenta computacional baseada em Sistemas de Inferência Fuzzy que avalia automaticamente a qualidade em função de variáveis físicas, químicas e biológicas do reservatório. O referido modelo foi desenvolvido com base no conhecimento de especialistas em qualidade de água e qualidade ambiental do Centro de Ciências Biológicas e da Saúde da Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro (UNIRIO) e do Departamento de Biologia Animal da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ). O modelo foi avaliado utilizando dados de coleta do reservatório das Lajes coletados no ano 2005, 2008 e 2009. / [en] There are many approaches to monitor the water and environmental qualities of a reservoir. One approach is to list and analyze the concentration of chemicals and physical characteristics that the amount of water it contains. Such a list could be as long as the number of elements analyzed, from a few common components to hundreds. Thus, many indices have been proposed since they are able to synthesize as many of these quality parameters into a single value for an easy interpretation. However, majority of the indices are formulated to evaluate lentic ecosystems, they have little use for lakes and reservoirs. Lakes and reservoirs are generally evaluated and classified based on trophic state indices and chemical composition analysis. Nevertheless, a trophic state index does not have the same representativeness of a quality index. The term quality implies a subjective judgment that is best kept separate from the concept of trophic state. Excellent or poor, water quality depends on the use of that water and the local attitudes of the people. The definition of trophic state and its corresponding index should remain neutral to these subjective judgments, remaining a framework within which various evaluations of water quality may be made. Accordingly, in today s world of technology and advancement there exists a unique model to evaluate water quality and environmental quality for a tropical oligo-mesotrophic reservoir which is located and known as the reservoir of Lajes in the State of Rio de Janeiro, Brazil. This model is capable of representing quality levels on a numerical scale gradation, and also takes into consideration the subjectivity implicit in the concept of quality. The subjectivity, implicit in the concept of quality, motivated the use of fuzzy logic. This is a methodology to represent more efficiently the limits of ranges of quality parameters for a set of subjective categories, when these limits are not well defined or are inaccurate. As a result, we developed a computational tool based on a Fuzzy Inference System that automatically assesses the quality in terms of the physical, chemical and biological characteristics of the reservoir. The model was developed based on the knowledge of experts on water quality and environmental quality from the Biological Sciences and Health Center of Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro (UNIRIO) and from the Department of Animal Biology of the Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ). The model was evaluated with data from the Lajes reservoir during the years 2005, 2008 and 2009.

[pt] Meios que apresentam descontinuidades como fraturas e falhas em um maciço rochoso ou reservatórios de petróleo impõem algumas dificuldades na simulação numérica pelo Método dos Elementos Finitos. Uma dessas dificuldades é a necessidade de geração de malhas muito refinadas, principalmente na região próxima à descontinuidade, até a obtenção de uma resposta confiável do modelo, o que pode consumir um tempo significativo. Ao mesmo tempo, a discretização da descontinuidade com elementos muito pequenos, quando comparados ao restante do modelo, pode conduzir a um aumento no tempo de simulação. Neste trabalho é apresentada a formulação de um elemento finito cortado por uma descontinuidade para aplicação em problemas com acoplamento fluido-mecânico em meios saturados com um único fluido. A inserção da descontinuidade no elemento é obtida pela adição de novos termos à função de interpolação, dispensando a sua discretização. Esses termos adicionais conseguem reproduzir a mudança no campo de deslocamento e poro-pressão no elemento devido à presença da descontinuidade. A resposta do elemento é verificada através da comparação com uma solução analítica unidimensional e com exemplos simples simulados em um programa comercial. / [en] Media that present discontinuities as fractures and faults in a rock mass or oil reservoirs impose some difficulties in numerical simulation using standard Finite Element Method. One of these difficulties is the need for very refined mesh generation, especially in the region near the discontinuities, to obtain a reliable answer of the model, which can consume significant time. At the same time, the discretization of the discontinuity with very small elements compared to the rest of the model may lead to an increase in simulation time. This work presents the formulation of an element that is crossed by a discontinuity for use in coupling fluid-mechanical problems in single fluid saturated mediums. The insertion of the discontinuity in the element is obtained by adding new terms in the interpolation function, which eliminates its discretization. These additional terms can reproduce the change in the displacement and pore pressure field in the element due to the presence of discontinuity. The response of the element is validated by comparing it with one dimensional analytical solution and simple examples simulated in a commercial program.