[pt] O método dos elementos discretos (MED), desenvolvido na década
de 70, tem despertado, com o aumento da capacidade de processamento
e o desenvolvimento de técnicas de computação de alto desempenho, crescente
interesse de diversos pesquisadores como ferramenta de estudo de
problemas de engenharia. Um campo de estudo de grande apelo é a modelagem
de fenômenos associados a materiais granulares, dentre eles a compacta
ção de pacotes granulares - como por exemplo em pós metálicos na
indústria siderúrgica - , a produção de areia e a produção de material de sustenta
ção de fraturas estimuladas hidraulicamente na indústria do petróleo,
motivação deste trabalho. A aplicação do método requer em sua primeira
etapa a geração da configuração inicial das partículas ou o preenchimento de
domínios com as mesmas. Alguns estudos têm se voltado para o desenvolvimento
de algoritmos de geração de arranjos densos de partículas. Neste trabalho
apresenta-se um algoritmo geométrico de geração de arranjos densos
de partículas que correspondam a uma dada curva granulométrica e estejam
de acordo com outros parâmetros definidos para o pacote granular. No presente
trabalho é dada atenção especial a geração de arranjos bidimensionais
de discos para modelar o fenômeno de preenchimento de fraturas em poços
estimulados por fraturamento hidráulico. O refluxo desse material com o
bombeamento de óleo é uma das principais causas de declínio de produção
de petróleo em poços fraturados, além de causar danos ao equipamento. O
algoritmo proposto foi implementado em linguagem Java e a otimização dos
arranjos segundo a porosidade foi realizada através da aplicação de algoritmos
genéticos. Aplicações do algoritmo a alguns arranjos de partículas e ao
problema de preenchimento de fraturas são apresentados. / [en] The Discrete Element Method (DEM), developed in the 70’s, has
become more a attractive with the increasing computer processing capacity
and the development of high-performance computational techniques. This
scenario induced growing interest of many researchers as a tool to study
engineering problems. A very appealling field of study is the modeling of
phenomena associated with granular materials, including the compaction
of granular packages, such as metal powders in the steel industry, sand
production and proppant flowback in the petroleum industry, which is
motivation to this work. The application of the method in its first step
requires the generation of the particles’ initial configuration or the filling
of domains with them. Some studies have focused on the development of
algorithms to generate dense packing of particles. This work presents an
algorithm to generate random dense packing of particles that correspond
to a given granulometric curve and are consistent with other parameters
set for the granular package. In the present work special attention is
given to generation of two-dimensional packings of disks to model the
phenomenon of fractures filling in wells stimulated by hydraulic fracturing.
The proppant flowbak generated by the oil pumping is a leading cause
of production decline in fractured wells, besides causing damage to the
production equipment. The proposed algorithm was implemented in Java
language and the optimization of packings was performed according to the
porosity using genetic algorithms. Applications of the algorithm to some
packings of particles and the problem of filling of fractures are presented.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:15402 |
| Date | 19 March 2010 |
| Creators | ANDRE LUIZ FERREIRA PINTO |
| Contributors | DEANE DE MESQUITA ROEHL |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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