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Previous issue date: 2018-03-08 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnológico - CNPq / In this work we develop a new computational model to describe hydromechanical coupling
in fractured carbonate rocks, composed of a linear poroelastic Biot medium and a nonlinear
elastic model for the fractures, which captures the increase in stiffness due to the fracture
closure during hydrocarbon production. The nonlinear hydromechanical formulation is
constructed within the framework of the Discrete Fracture Model along with the iterative
coupled formulation. In order the capture the internal contact constraint arising from
the non-overlapping between opposite edges of the fractures we explore the augmented
Lagrangian method where the non-linear constraint is treated in a weak sense through
successive approximations of the Lagrange multiplier, interpreted as the contact stress,
together with the introduction of a penalty parameter. The spatial discretization of the
hydromechanical model is constructed within the framework of the finite element method
in conjunction with a sequential formulation between the two subsystems. By exploring
upscaling methods, macroscopic equivalent properties, such as permeability and porosity,
strongly dependent on the local stress state are computed. Such a dependency is quantified
in terms of pseudo-coupling tables which can be explored as a preprocessor in reservoir
simulators. Numerical simulations are obtained applying the formulation to a simulation
cell with a given fracture arrangement stemming from a pre-salt reservoir. / Neste trabalho, desenvolvemos um novo modelo computacional para descrever o acoplamento hidromecânico em rochas carbonáticas fraturadas constituídas por uma matriz intacta interceptada por uma rede de fraturas. Do ponto de vista microscópico, o qual abrange, no presente trabalho, a escala de centímetros e metros, a teoria é desenvolvida a partir da combinação entre a formulação poroelástica proposta por Biot para a matriz porosa e o modelo elástico não linear de Barton-Bandis para a rede de fraturas, o qual objetiva capturar o aumento progressivo da rigidez com o fechamento dessas estruturas durante a prospecção de hidrocarbonetos. A formulação não linear hidromecânica é construída no âmbito do “Discrete Fracture Modeling” (DFM) aliada aos métodos sequenciais
iterativamente acoplados. Com o intuito de impor a restrição de contato interna,
advinda da impenetrabilidade entre as margens opostas da fratura, exploramos o método do Lagrangiano aumentado, onde a restrição não linear é enfraquecida e tratada através de aproximações sucessivas do multiplicador de Lagrange, que representa a tensão de contato, mediante introdução de uma penalidade. A discretização espacial do modelo hidromecânico posto na pequena escala é realizada através do método de elementos finitos construído no contexto de algoritmos sequenciais entre os dois subsistemas: hidrodinâmico e geomecânico. Fazendo uso de técnicas de upscaling, propriedades equivalentes macroscópicas,
tais como permeabilidade e porosidade, associadas a uma célula de simulação com magnitudes fortemente dependentes do estado de tensão local são quantificadas através de tabelas de pseudoacoplamento, as quais podem ser exploradas como pré-processamento em simuladores comerciais de reservatórios. Simulações numéricas são obtidas aplicando a formulação resultante a uma seção bidimensional de uma célula representativa de um reservatório fraturado do Pré-Sal brasileiro.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede-server.lncc.br:tede/276 |
| Date | 08 March 2018 |
| Creators | Barroso, Josué dos Santos |
| Contributors | Murad, Márcio Arab, Vargas Júnior, Eurípedes do Amaral, Falcão, Flávia de Oliveira Lima, Barbosa, Helio José Corrêa, Guimarâes, Leonardo José do Nascimento, Manzoli, Osvaldo Luis |
| Publisher | Laboratório Nacional de Computação Científica, Programa de Pós-Graduação de Modelagem Computacional, LNCC, Brasil, Coordenação de Pós-Graduação e Aperfeiçoamento |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC, instname:Laboratório Nacional de Computação Científica, instacron:LNCC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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