Análise numérica de reativação de zonas de falhas geológicas devido à produção de petróleo

Abstract

O uso de práticas de injeção de fluido em métodos de recuperação secundária e de tecnologias de captura e armazenamento de gás carbônico em reservatórios de petróleo causa mudanças de pressão, temperatura e saturação que afetam o estado de tensão da rocha e podem induzir o processo de reativação de falhas. É, portanto, um problema de acoplamento hidromecânico e a reativação de falha é governada pelas condições de contorno, bem como pelo modelo constitutivo adotado aos materiais. A falha pode ser representada por apenas um material ou dividida por núcleo e zonas de dano, cujo método se aproxima do que observa-se em campo. A análise de reativação de falha deve considerar que o cisalhamento (com dilatância), tração e compressão do material que preenche a falha pode causar mudanças em propriedades hidráulicas. A reativação aumenta a permeabilidade da falha, de modo que permite o fluxo de fluidos através dela, prejudicando a integridade do selo de rochas capeadoras. A modelagem numérica do fluxo de fluido com acoplamento geomecânico possibilita uma modelagem realística de reativação de falha, que pode ter influência nas operações de petróleo e em questões ambientais relativas à contaminação de regiões adjacentes ao reservatório. Faz-se uso de uma metodologia de elementos finitos que modela o fluxo de fluido em um reservatório deformável por meio de uma falha geológica em uma maneira acoplada e implícita, considerando a falha como material único e, posteriormente, dividida em zonas de dano. Propõe-se, também, a análise da adição de heterogeneidade às zonas de dano. Utiliza-se o modelo elastoplástico de Drucker Prager para a falha, onde a permeabilidade aumenta segundo uma lei bilinear. A simulação do comportamento constitutivo das falhas selantes levou a antecipação de cenários em que ocorre a reativação de falha e permitiu estimar a máxima pressão de injeção dentro do reservatório.