masterThesis
Modelagem do fraturamento hidraúlico e fechamento de fraturas por depleção em meios naturalmente fraturados via método dos elementos finitos com descontinuidades incorporadas
Autor
ZULETA GÓMEZ, Aura Maria
Institución
Resumen
Atualmente na indústria do petróleo vem-se desenvolvendo tecnologias que possibilitam explorar os reservatórios não-convencionais de óleo e gás. Geralmente os reservatórios não-convencionais apresentam-se naturalmente fraturados, dificultando as tarefas de caraterização dos mesmos. É comum que a matriz dos reservatórios de hidrocarbonetos tenha permeabilidades baixas, na escala de micro e nanoDarcy, sendo assim necessário gerar uma permeabilidade artificial; um dos métodos adotados para melhorar a permeabilidade é o fraturamento hidráulico, uma técnica que tem ajudado a aumentar a produção de óleo e gás para suprir as necessidades energéticas do mundo. As fraturas pré-existentes nos reservatórios podem ou não contribuir na permeabilidade, sendo que em alguns casos se comportam como canais de fluxo e em outros como barreiras. Existem reservatórios que foram fraturados hidraulicamente a fim de ser comercialmente explotados. Em alguns casos, o objetivo da fratura hidráulica é aproveitar as fraturas naturais existentes, assim que a fratura induzida se comporta como um canal que conecta as pré-existentes, fazendo do reservatório um sistema de canais interconectados que melhoram o fluxo de fluidos da formação até o poço. O Brasil tem reservatórios naturalmente fraturados com potenciais de produção elevados. Em algumas regiões do pais é possível encontrar afloramentos análogos que permitem estudar e caracterizar esse tipo de reservatórios por meio de simulações numéricas ou ensaios de laboratório em testemunhos da rocha. A presente dissertação usa o método de descontinuidades embebidas em elementos finitos, permitindo introduzir as fraturas nos elementos regulares da malha, para simular um caso de fraturamento hidráulico com o fim de avaliar o comportamento da fratura induzida como função da completacão e estimulação do poço e da comunicação das fraturas naturais presentes no reservatório. Além disso, também foi simulado um processo de depleção em um reservatório naturalmente fraturado com a intenção de estudar o comportamento das suas fraturas naturais. A técnica foi desenvolvida para facilitar análise de meios fraturados com a utilização de teoria de dano. Alguns dos casos dispõem de informação experimental ou medidas do reservatório que permitem fazer uma abordagem do estudo de forma acoplada e com os resultados deste acoplamento podem-se gerar tabelas que possam ser usadas em estratégias de simulação de fluxo com pseudoacoplamento. O modelo de fechamento usado reproduz adequadamente o comportamento das fraturas sob compressão presentes no reservatório, e a técnica de descontinuidades incorporadas permite simular o comportamento da rede de fraturas. CAPES Currently, in the oil industry, technologies have been developed to study unconventional oil and gas reservoirs. In general, unconventional reservoirs are naturally fractured, making their characterization difficult. It is common for these hydrocarbon sources to have low permeabilities, on the micro and nanoDarcy scale, so it is necessary to generate an artificial permeability; the method chosen to improve permeability is hydraulic fracturing, a controversial technique that has helped to develop oil and gas production supplying the world's energy needs. Pre-existing fractures in reservoirs may or not contribute to permeability, in some cases behaving as flow channels and in others as barriers. There are reservoirs that have been hydraulically fractured to be commercially exploited. In some cases, the objective of the hydraulic fracture is to take advantage of existing natural fractures, so the induced fracture behaves like a channel that connects the pre-existing ones, making the reservoir a system of interconnected channels that improve the fluid flow from the formation to the well. In the world, it is widely known that Brazil has naturally fractured reservoirs with high production potentials. In some regions of the country it is possible to find similar outcrops that allow to study and characterize this type of deposits by numerical simulations or laboratory tests in rock cores. The present dissertation uses the method of embedded discontinuities in finite elements, allowing the introduction of fractures in the regular elements of the mesh, to simulate a case of hydraulic fracturing in order to evaluate the behavior of the fracture induced as a function of well completion and of the natural fractures present in the reservoir. In addition, a depletion process was also simulated in a naturally fractured reservoir with the intention of studying the behavior of its natural fractures. The technique was developed to make and facilitate the analysis of fractured media with the use of damage theory. Some of the cases have experimental information or reservoir measurements that allow to performance a study of coupled way and with the results of this coupling generate tables that can be used in couplings of the pseudocoupled type. The fracture closure model adequately reproduces the behavior of fractures present in the reservoir, and the technique of embedded discontinuities allows predicting the behavior and geometry of induced fractures.