Metodologia numérica para obtenção das propriedades equivalentes de reservatórios naturalmente fraturados utilizando elementos finitos com descontinuidades incorporadas

Abstract

O escoamento de fluidos e suas consequências no comportamento geomecânico de reservatórios naturalmente fraturados permanece como um grande desafio para indústria petrolífera. O comportamento do fluxo de fluidos nesses reservatórios é diferente dos sistemas convencionais e ainda não é muito bem entendido, pois apresenta complexidade inerentes à interação da matriz porosa com a rede de fraturas. O desenvolvimento efetivo e aumento da recuperação de hidrocarbonetos nessas formações demandam um melhor entendimento do comportamento do fluxo nesse sistema. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo simular numericamente o problema hidromecânico de fechamento de fraturas em reservatórios naturalmente fraturados, gerado pela produção do reservatório, visando o entendimento do comportamento das propriedades hidráulicas e mecânicas efetivas, com finalidade de geração de dados para utilização do método de pseudoacoplamento em simuladores comerciais. Dessa forma, foram geradas seis seções bidimensionais, com diferentes intensidades de fraturas, a partir de uma célula 3D representativa do pré-sal brasileiro, fornecida pela PETROBRAS. O modelo é baseado na lei constitutiva elástica não linear postulada por Bandis et al. (1983), a qual relaciona a tensão normal com deslocamentos normais às fraturas, na poroelasticidade linear para a matriz e o fluxo monofásico é governado pela Lei de Darcy. A simulação foi realizada sob condições edométricas. Para solução numérica do problema foi utilizado o código de elementos finitos CODE_BRIGHT. As fraturas foram incorporadas à malha de elementos finitos a partir da Aproximação Contínua de Descontinuidades Fortes Incorporadas. O comportamento do reservatório foi analisado para duas leis de permeabilidade das fraturas, sendo uma lei experimental e uma lei teórica. Foi possível observar que a lei experimental é extremamente sensível às variações de tensões e logo as fraturas deixam de se comportar como canal de fluxo, diferentemente do observado para a lei teórica, no qual as fraturas apresentam uma diminuição suave de permeabilidade com a despressurização. As fraturas não demostraram influenciar significativamente o comportamento mecânico do meio, assim, também foi proposta a simulação dos cenários partindo de um método semi-analítico, o qual apresentou comportamento semelhante ao método totalmente acoplado com um menor custo computacional.