Modelagem do fraturamento hidraúlico e fechamento de fraturas por depleção em meios naturalmente fraturados via método dos elementos finitos com descontinuidades incorporadas

Abstract

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.