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Previous issue date: 2015-08-31 / CNPq / O fraturamento hidráulico é uma técnica amplamente utilizada pela
engenharia de petróleo principalmente para aumentar o índice de produtividade ou
injetividade dos poços. Essa técnica consiste na injeção de um fluido penetrante na
formação, sob uma pressão suficientemente alta para causar a ruptura da rocha,
iniciando assim uma fratura que se converte em um canal de alta permeabilidade e
facilita o escoamento de hidrocarbonetos. A técnica de fraturamento hidráulico tem
sido responsável pela viabilização econômica de muitos campos petrolíferos em
todo o mundo e a compreensão dos mecanismos que determinam o fraturamento,
bem como a busca de métodos que permitam prever a geometria da fratura induzida
e também determinar a pressão de injeção de fluidos necessária para que o
fraturamento ocorra, são de fundamental importância para estabelecer um melhor
projeto de explotação desses campos. O objetivo principal deste trabalho é
desenvolver uma nova metodologia para simular numericamente, de maneira
robusta, estável e eficiente, o problema de fraturamento hidráulico em formações
rochosas de baixa permeabilidade pelo método dos elementos finitos, usando a
aproximação contínua de descontinuidades fortes. Além de propor uma formulação
que incorpora o efeito de descontinuidades permeáveis ou impermeáveis no
problema de fluxo em meios porosos. A técnica de descontinuidades fortes
incorporadas se mostrou eficiente, em relação ao custo computacional, para simular
o fraturamento, uma vez que permite discretizar o domínio do problema com malhas
relativamente grosseiras e, ainda assim, capturar, adequadamente, o efeito de uma
descontinuidade de espessura muito menor do que o tamanho dos elementos da
malha. A metodologia desenvolvida neste trabalho foi capaz de simular
adequadamente o problema de fraturamento hidráulico em meios contínuos ou em
formações rochosas com fraturas naturais preexistentes. E os resultados obtidos
contribuem para o melhor entendimento do mecanismo de fraturamento em
formações rochosas e a influência dos vários fatores envolvidos no processo. / Hydraulic fracturing is a widely used technique in the petroleum engineering
for the generation of a high conductivity channel in the rock formation, increasing the
productivity or injectivity index of wells. This technique consists of injecting a
fracturing fluid in the rock formation, under a high enough pressure to induce the rock
failure. Once started, the fracture is converted into a high permeability channel for the
flow of hydrocarbons. The hydraulic fracturing has been in charge of the economic
feasibility of many oil fields around the world and understanding the mechanism that
determine the fracturing as well as the search for methods to predict the geometry of
the induced fracture and also determine the fluid pressure required for the fracturing
to occur, are crucial to establish a better exploitation design for these oil fields. The
main purpose of this work is to develop a new methodology to numerically simulate,
in a robust, stable and efficient way, the hydraulic fracturing problem in low
permeability rock formations using the strong discontinuity approach. In addition, it
also proposes a formulation that embeds the effect of a permeable or impermeable
discontinuity for the fluid flow into the finite element. The technique of embedded
strong discontinuities has been proved to be an efficient manner to simulate the
fracturing problem, since it allows to discretize the problem domain with relatively
coarse meshes and capture, properly, the effect of a discontinuity much thinner than
the size of the element. The methodology developed in this work was able to properly
simulate the hydraulic fracturing problem in a continuous media or in reservoirs
crossed by natural fractures. The results obtained have contributed to a better
understanding of the fracturing mechanism in rocks and the influence of the
numerous involver factors.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/18305 |
| Date | 31 August 2015 |
| Creators | SÁ BESERRA, Leila Brunet de |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/3821425977868488, GUIMARÃES, Leonardo José do Nascimento, MANZOLI, Osvaldo Luís |
| 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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