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Previous issue date: 2015-08-31 / CNPq / O interesse em estudos relacionados ao processo de fraturamento hidráulico
vem aumentando, principalmente devido à exploração de reservatórios não
convencionais, que se torna cada vez mais importante para a demanda de energia
atual, com estimativas de grandes reservas distribuídas por vários países. A
modelagem numérica de tal processo é um desafio, devido à complexidade da física
envolvida. A interação entre propriedades mecânicas da rocha, tensões in situ, e
heterogeneidades como fraturas naturais e planos de fraqueza é determinante na
geometria da fratura induzida. Para resolver este tipo de problema acoplado, o
método dos elementos finitos é amplamente utilizado e um dos mais versáteis. O
presente estudo propõe uma técnica numérica denominada Fragmentação de
Malha, que usa elementos finitos com elevada razão de aspecto (ou elementos
especiais de interface), combinados com um modelo constitutivo baseado na
mecânica do dano para reproduzir os efeitos do processo de formação de fraturas.
Esta metodologia, com base na Aproximação Contínua de Descontinuidades Fortes,
consiste em introduzir estes elementos de interface entre elementos regulares de
uma malha de elementos finitos. Dentre as vantagens dessa técnica estão a sua
facilidade de adaptação a programas convencionais de elementos finitos e o fato de
não ser necessário o uso de algoritmos de construção de trajetória da
descontinuidade. As aplicações apresentados neste trabalho mostram a capacidade
da técnica proposta na modelagem do fraturamento hidráulico em reservatórios não
convencionais. / The interest in studies related to the hydraulic fracturing process has
increased over the last decade, mainly due to the exploitation of unconventional
reservoirs, which is growing and becoming more important to the current energy
demand, with the estimation of the existence of large reserves spread over several
countries. Numerical modelling of such processes is a challenging task because of
the complexity of the physics involved, and because of the structurally complicated
geometry of the reservoir. The interaction between rock’s mechanical properties, insitu
stresses, and heterogeneities such as natural fractures and weak bedding planes
is determinant of the induced fracture geometry. To solve this kind of coupled hydromechanical
problem, the Finite Elements Method is one of the most versatile and
widely used. The present study propose a numerical technique called mesh
fragmentation, that uses solid finite elements with high aspect ratio combining with a
proper strain softening constitutive model to reproduce the effects of fractures
formation process. This methodology, based on the Continuous Strong
Discontinuous Approach, consists in introducing these high aspect ratio elements
between regular elements of a finite element mesh. Some advantages of this
technique are that it can be easily adapted to standard finite elements programs and
no tracking algorithms are necessary to follow the evolution of the fracture. The case
studies presented in this paper show the ability of the proposed technique to model
hydraulic fracturing propagation in unconventional reservoirs.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/18304 |
| Date | 31 August 2015 |
| Creators | SEIXAS, Marcela Seixas |
| 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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