Ensaios mecânicos e modelagem numérica em laminitos e veios de gipsita das Formações Crato e Ipubi, Bacia do Araripe – NE Brasil

Abstract

Estima-se que 20% das reservas mundiais de petróleo se encontram em reservatórios naturalmente fraturados. E dentre as litologias os reservatórios carbonáticos, que representam 40% das reservas do planeta, se apresentam como maciços rochosos com o maior tipo de fraturas. Com o uso de modelos análogos que contemplem parâmetros geológicos, petrofísicos e geomecânicos, há possibilidade de redução de erros e incertezas quanto aos modelos de reservatórios naturalmente fraturados. Os afloramentos da Formação Ipubi no estado de Pernambuco, e Crato no estado do Ceará, constituídos por rochas evaporíticas e carbonáticas, respectivamente, apresentam similaridades em natureza física, faciológica e de idade com outras unidades geológicas das bacias marginais brasileiras. Através de ensaios geomecânicos é possível obter parâmetros de caracterização destas rochas, dando base para a construção de um modelo de simulação que compreende um cenário de reservatório bidimensional naturalmente fraturado submetido ao fluxo. O modelo é constituído por uma camada de base de calcário laminado, cujas fraturas são preenchidas por calcita recristalizada; uma camada intermediária de folhelho negro; e uma camada superior de gipsita capeadora. A análise envolve simulação em elementos finitos com acoplamento hidromecânico considerando modelos constitutivos de dano à tração e de plasticidade para o estudo de formação ou reativação de fraturas. Foram realizados ensaios de compressão unixial em amostras de calcários laminados da Formação Crato, ensaios de compressão diametral no material de preenchimento dos veios da Formação Ipubi (gipsita fibrosa), e tratamento de dados brutos obtidos de ensaios triaxiais realizados nos calcários laminados. Dentre os resultados, foi observada menor resistência à compressão simples no calcário laminado com presença de veio (fratura preenchida). Na compressão triaxial o gráfico de tensão versus deformação para os calcários com a presença do veio obteve maior resistência de pico. O ensaio de compressão diametral da gipsita caracterizou-a com uma baixa resistência de pico, intensificando sua cor com o aumento da deformação. Finalmente, a simulação numérica apresentou reativação das fraturas, bem como aumento de permeabilidade no meio.