Simulação de escoamento em zona de falha com bandas de deformação utilizando o método dos elementos finitos com descontinuidades incorporadas

Abstract

Bandas de deformação são uma das estruturas mais comuns formadas em zonas de falhas em rochas areníticas porosas. Elas são caracterizadas pelo formato tabular, com espessura milimétrica a centimétrica, e reduzida permeabilidade e porosidade em relação à rocha hospedeira. Devido a isso, bandas de deformação podem afetar os padrões de fluxo em rochas e compartimentá-las. Tendo em vista que bandas de deformação representam heterogeneidades de pequena escala, sua incorporação à simulação de reservatório de petróleo é associada a um alto custo computacional quando a discretização explícita de bandas é necessária. Como alternativa, este trabalho propõe incorporar esse tipo de descontinuidade de forma implícita, usando Método dos Elementos Finitos com descontinuidades fortes incorporadas para problemas hidráulicos. Esse método foi verificado em modelos teste e aplicado a cenários de afloramento de zona de falha na Bacia Rio do Peixe. Desse modo, foi possível analisar o impacto das bandas de deformação no fluxo de fluidos em meios porosos e como elas afetam a permeabilidade equivalente e a distribuição do campo de pressão do domínio. Os resultados mostraram que a abordagem adotada foi capaz de capturar a descontinuidade no campo de pressão resultante. Os principais fatores redutores da permeabilidade equivalente do meio foram orientação de bandas em relação à direção do fluxo, continuidade lateral das bandas, valor de permeabilidade de banda, contraste entre permeabilidade de banda e rocha hospedeira e intensidade de bandas de deformação. Além disso, nos casos expostos observou-se que as bandas de deformação foram capazes de compartimentar domínios, comportando-se como barreiras e defletores do escoamento do fluido.