Estudo da integridade da cimentação em poços submetidos à injeção de vapor via fragmentação de malha de elementos finitos

Abstract

A injeção de vapor é uma técnica mundialmente consagrada e melhor empregada em reservatórios de óleo pesado. A elevação da temperatura proporcionada pelos métodos térmicos aumenta a mobilidade do óleo no interior da rocha, mas, somada à pressão utilizada, também gera danos nos poços e formação circunvizinha. O objetivo deste trabalho é analisar, através da técnica de Fragmentação de Malha de Elementos Finitos, o que ocorre no poço e imediações quando submetidos à injeção de vapor. Utilizando simulação acoplada termo-hidro-mecânica, é possível prever a propagação das fraturas e descolamentos que ocorrem na bainha de cimento de poços petrolíferos. Com isso, pode-se antecipar o comportamento do sistema rocha-cimento-revestimento frente às cargas térmicas e mecânicas que são impostas em poços de petróleo nas operações de injeção de vapor. A técnica utilizada, com base na Aproximação Contínua de Descontinuidades Fortes, faz uso de elementos de interface representados por elementos triangulares de alta razão de aspecto, introduzidos em todas as faces que separam os elementos do contínuo. Desta forma, as descontinuidades podem propagar-se através das faces dos elementos sem a necessidade de algoritmos especiais para definir a geometria da fratura. Vários cenários foram simulados no intuito de analisar a influência das principais propriedades dos materiais no sistema revestimento-bainha-formação. Aspectos como: excentricidade do revestimento, aderência, características da rocha, resistência e composição do cimento foram considerados na análise do dano. Os resultados obtidos contribuem para um melhor entendimento de como a estanqueidade e a resistência mecânica da bainha são afetadas quando o poço é submetido aos esforços provocados pelos métodos térmicos de recuperação de óleo.