[pt] Um elevado número de reservatórios de hidrocarbonetos é naturalmente
fraturado. Quando sujeitos a estimulação hidráulica, as fraturas naturais podem
influenciar a propagação da fratura hidráulica, que pode tomar uma forma
geométrica complexa, criando redes de fraturas no reservatório. De forma a melhor
entender e simular tais fenômenos, um elemento baseado no Método dos Elementos
Finitos Estendidos (XFEM) é proposto. A formulação do elemento inclui interseção
e cruzamento entre fraturas, atrito entre as faces das fraturas, comportamento
acoplado entre deslocamentos, poro-pressões e pressões do fluido da fratura,
absorção de fluído da fratura para o meio poroso (leak-off) e a eventual perda de
pressão nas faces da fratura (filter cake). Os fundamentos teóricos e os aspectos
relevantes da implementação são apresentados. Um conjunto de análises é realizado
de forma a validar em separado as diferentes funcionalidades do elemento
implementado. Finalmente, os resultados de quatro aplicações práticas são
analisados e discutidos: dois conjuntos de ensaios de laboratório de interseção de
fratura, propagação de fratura hidráulica num modelo sintético multi-fraturado e
percolação na fundação fraturada de uma barragem. Conclui-se que o código
implementado fornece previsões muito boas do comportamento acoplado do meio
fraturado e tem capacidade de simular corretamente a interação entre fraturas
hidráulicas e naturais. Pode também verificar-se que o comportamento hidráulico
dos modelos e a propagação e interseção de fraturas são muito influenciados por
parâmetros tais como o diferencial de tensões in-situ, ângulo entre fraturas, a
abertura hidráulica das fraturas e a condutividade transversal das faces da fratura. / [en] A large number of hydrocarbon reservoirs are naturally fractured. When
subjected to hydraulic fracturing treatments, the natural fractures may influence the
propagation of the hydraulic fracture, which can grow in a complicated manner
creating complex fracture networks in the reservoir. In order to better understand
and simulate such phenomena an element based on the eXtended Finite Element
Method is proposed. The element formulation comprises fracture intersection and
crossing, fracture frictional behaviour, fully coupled behaviour between
displacements, pore and fracture fluid pressure, leak-off from the fracture to the
surrounding medium and the eventual loss of pressure due to filter cake. The
theoretical background and implementation aspects are presented. A set of analyses
is performed in order to validate different features of the implemented element.
Finally, the results of four practical applications are analysed and discussed: two
laboratory hydraulic fracture tests, hydraulic fracture propagation in a multifractured
synthetic model and percolation through a dam fractured foundation. It is
concluded that the implemented code provides very good predictions of the coupled
fluid-rock fracture behaviour and is capable of correctly simulating the interaction
between hydraulic and natural fractures. Moreover, it is shown that the hydraulic
behaviour of the models and the intersection between fractures are very sensible to
parameters such as differential in-situ stresses, angle between fractures, initial
hydraulic aperture and fracture face transversal conductivity.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:35888 |
| Date | 19 December 2018 |
| Creators | RUI FRANCISCO PEREIRA MOITAL LOUREIRO DA CRUZ |
| Contributors | DEANE DE MESQUITA ROEHL |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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