Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-04T11:22:15Z
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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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/17252 |
| Date | 08 July 2015 |
| Creators | PEREIRA, Leonardo Cabral |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/3821425977868488, GUIMARÃES, Leonardo José do Nascimento |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Engenharia Civil, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Breton |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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