Aplicação da técnica de fragmentação de malha com elementos finitos de alta razão de aspecto para simulação de fraturamento hidráulico
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/29105 |
Resumo: | A técnica de fraturamento hidráulico, que tem sido responsável pela viabilização econômica de muitos campos petrolíferos em todo o mundo, consiste na injeção de um fluido penetrante na formação, sob uma pressão suficientemente alta para causar a ruptura da rocha, iniciando assim uma fratura que se converte em um canal de alta permeabilidade e facilita o escoamento dos hidrocarbonetos. A compreensão dos processos físicos envolvidos, bem como a busca de métodos que permitam prever a geometria da fratura induzida e determinar a pressão de injeção de fluidos necessária para que o fraturamento ocorra, são fundamentais. A complexidade dos processos físicos envolvidos resulta em um problema acoplado, onde o fluxo de fluidos e a deformação da rocha-reservatório se influenciam mutuamente. Para resolver este tipo de problema acoplado, o método dos elementos finitos é amplamente utilizado e um dos mais versáteis. A presente dissertação objetivou apurar a técnica de fragmentação de malha com elementos finitos de elevada razão de aspecto para o estudo da formação e propagação de fraturas em corpos de rocha. Este método, com base na teoria de Aproximação Contínua de Descontinuidades Fortes (ACDF), consiste em introduzir, entre os elementos regulares da malha de elementos finitos, elementos de interface (elementos finitos de elevada razão de aspecto), munidos de relações constitutivas do contínuo (tensão - deformação), para reproduzir o comportamento de meios fraturados. Além disso, os elementos de interface também possuem um acoplamento hidromecânico capaz de representar o canal de alta permeabilidade que se forma devido à ocorrência da fratura. A presente dissertação analisou a técnica de fragmentação de malha com elementos finitos de elevada razão de aspecto, para modelar numericamente pelo MEF o comportamento de meios fraturados. Realizou melhorias nas ferramentas permitindo maior agilidade na fase de pré-processamento, previa visualização das condições de contorno e que novas analises possam ser realizadas. |
id |
UFPE_5cbbd9891d5714947f0c6634420545f5 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:repositorio.ufpe.br:123456789/29105 |
network_acronym_str |
UFPE |
network_name_str |
Repositório Institucional da UFPE |
repository_id_str |
2221 |
spelling |
MACIEL, Bruno Marcelo Canabarro Machadohttp://lattes.cnpq.br/0569755306236902http://lattes.cnpq.br/3821425977868488GUIMARÃES, Leonardo José do NascimentoGOMES, Igor Fernandes2019-02-13T17:29:59Z2019-02-13T17:29:59Z2017-07-31https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/29105A técnica de fraturamento hidráulico, que tem sido responsável pela viabilização econômica de muitos campos petrolíferos em todo o mundo, consiste na injeção de um fluido penetrante na formação, sob uma pressão suficientemente alta para causar a ruptura da rocha, iniciando assim uma fratura que se converte em um canal de alta permeabilidade e facilita o escoamento dos hidrocarbonetos. A compreensão dos processos físicos envolvidos, bem como a busca de métodos que permitam prever a geometria da fratura induzida e determinar a pressão de injeção de fluidos necessária para que o fraturamento ocorra, são fundamentais. A complexidade dos processos físicos envolvidos resulta em um problema acoplado, onde o fluxo de fluidos e a deformação da rocha-reservatório se influenciam mutuamente. Para resolver este tipo de problema acoplado, o método dos elementos finitos é amplamente utilizado e um dos mais versáteis. A presente dissertação objetivou apurar a técnica de fragmentação de malha com elementos finitos de elevada razão de aspecto para o estudo da formação e propagação de fraturas em corpos de rocha. Este método, com base na teoria de Aproximação Contínua de Descontinuidades Fortes (ACDF), consiste em introduzir, entre os elementos regulares da malha de elementos finitos, elementos de interface (elementos finitos de elevada razão de aspecto), munidos de relações constitutivas do contínuo (tensão - deformação), para reproduzir o comportamento de meios fraturados. Além disso, os elementos de interface também possuem um acoplamento hidromecânico capaz de representar o canal de alta permeabilidade que se forma devido à ocorrência da fratura. A presente dissertação analisou a técnica de fragmentação de malha com elementos finitos de elevada razão de aspecto, para modelar numericamente pelo MEF o comportamento de meios fraturados. Realizou melhorias nas ferramentas permitindo maior agilidade na fase de pré-processamento, previa visualização das condições de contorno e que novas analises possam ser realizadas.The hydraulic fracturing technique, which has been responsible for the economic viability of many oil fields around the world, consists of injecting a penetrating fluid into the formation under a sufficiently high pressure to cause the rock to rupture, initiating a fracture that converts into a channel of high permeability and facilitates the flow of hydrocarbons. The understanding of the physical processes involved, as well as the search for methods that allow to predict the geometry of the induced fracture and to determine the fluid injection pressure necessary for the fracture to occur, are fundamental. The complexity of the physical processes involved results in a coupled problem, where fluid flow and rock-reservoir deformation influence each other. To solve this kind of coupled problem, the finite element method is widely used and is one of the most versatile methods. The present dissertation concentrates on the technique of finite element mesh fragmentation with a high aspect ratio. This method, based on the theory of Continuous Strong Discontinuous Approach (CSDA), consists in introducing, among the regular elements of the finite element mesh, interface element (of high aspect ratio), provided by constitutive relations of the continuum (tension - deformation), based on theories of plasticity or of damage, to reproduce the behavior of fractured means. Beyond that, the interface elements also have a hydro mechanical coupling capable of representing the channel of high permeability due to the occurrence of the fracture. The present dissertation analyzed the mesh fragmentation technique with finite elements of high aspect ratio, to numerically model the behavior of fractured media by FEM. He made improvements in the tools allowing greater agility in the pre-processing phase, after previewing the contour conditions and that new analyzes can be performed.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia CivilUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessFragmentação de malhaElementos finitos de elevada razão de aspectoSimulação numéricaFraturamento hidráulicoComportamento de meios fraturadosAplicação da técnica de fragmentação de malha com elementos finitos de alta razão de aspecto para simulação de fraturamento hidráulicoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPETHUMBNAILDISSERTAÇÃO Bruno Marcelo Canabarro Machado Maciel.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Bruno Marcelo Canabarro Machado Maciel.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1297https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/29105/6/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Bruno%20Marcelo%20Canabarro%20Machado%20Maciel.pdf.jpgc68931866d1ba87edbea9de9f0ca3602MD56ORIGINALDISSERTAÇÃO Bruno Marcelo Canabarro Machado Maciel.pdfDISSERTAÇÃO Bruno Marcelo Canabarro Machado Maciel.pdfapplication/pdf6279376https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/29105/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Bruno%20Marcelo%20Canabarro%20Machado%20Maciel.pdf1858c51d8630f7487b2940e9a3ee78baMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82311https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/29105/3/license.txt4b8a02c7f2818eaf00dcf2260dd5eb08MD53CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/29105/4/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD54TEXTDISSERTAÇÃO Bruno Marcelo Canabarro Machado Maciel.pdf.txtDISSERTAÇÃO Bruno Marcelo Canabarro Machado Maciel.pdf.txtExtracted texttext/plain138321https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/29105/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Bruno%20Marcelo%20Canabarro%20Machado%20Maciel.pdf.txt43c077263f09b45b7a0704bdb31c998bMD55123456789/291052019-10-25 09:41:04.135oai:repositorio.ufpe.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpe.br/oai/requestattena@ufpe.bropendoar:22212019-10-25T12:41:04Repositório Institucional da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)false |
dc.title.pt_BR.fl_str_mv |
Aplicação da técnica de fragmentação de malha com elementos finitos de alta razão de aspecto para simulação de fraturamento hidráulico |
title |
Aplicação da técnica de fragmentação de malha com elementos finitos de alta razão de aspecto para simulação de fraturamento hidráulico |
spellingShingle |
Aplicação da técnica de fragmentação de malha com elementos finitos de alta razão de aspecto para simulação de fraturamento hidráulico MACIEL, Bruno Marcelo Canabarro Machado Fragmentação de malha Elementos finitos de elevada razão de aspecto Simulação numérica Fraturamento hidráulico Comportamento de meios fraturados |
title_short |
Aplicação da técnica de fragmentação de malha com elementos finitos de alta razão de aspecto para simulação de fraturamento hidráulico |
title_full |
Aplicação da técnica de fragmentação de malha com elementos finitos de alta razão de aspecto para simulação de fraturamento hidráulico |
title_fullStr |
Aplicação da técnica de fragmentação de malha com elementos finitos de alta razão de aspecto para simulação de fraturamento hidráulico |
title_full_unstemmed |
Aplicação da técnica de fragmentação de malha com elementos finitos de alta razão de aspecto para simulação de fraturamento hidráulico |
title_sort |
Aplicação da técnica de fragmentação de malha com elementos finitos de alta razão de aspecto para simulação de fraturamento hidráulico |
author |
MACIEL, Bruno Marcelo Canabarro Machado |
author_facet |
MACIEL, Bruno Marcelo Canabarro Machado |
author_role |
author |
dc.contributor.authorLattes.pt_BR.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/0569755306236902 |
dc.contributor.advisorLattes.pt_BR.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/3821425977868488 |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
MACIEL, Bruno Marcelo Canabarro Machado |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
GUIMARÃES, Leonardo José do Nascimento |
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv |
GOMES, Igor Fernandes |
contributor_str_mv |
GUIMARÃES, Leonardo José do Nascimento GOMES, Igor Fernandes |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Fragmentação de malha Elementos finitos de elevada razão de aspecto Simulação numérica Fraturamento hidráulico Comportamento de meios fraturados |
topic |
Fragmentação de malha Elementos finitos de elevada razão de aspecto Simulação numérica Fraturamento hidráulico Comportamento de meios fraturados |
description |
A técnica de fraturamento hidráulico, que tem sido responsável pela viabilização econômica de muitos campos petrolíferos em todo o mundo, consiste na injeção de um fluido penetrante na formação, sob uma pressão suficientemente alta para causar a ruptura da rocha, iniciando assim uma fratura que se converte em um canal de alta permeabilidade e facilita o escoamento dos hidrocarbonetos. A compreensão dos processos físicos envolvidos, bem como a busca de métodos que permitam prever a geometria da fratura induzida e determinar a pressão de injeção de fluidos necessária para que o fraturamento ocorra, são fundamentais. A complexidade dos processos físicos envolvidos resulta em um problema acoplado, onde o fluxo de fluidos e a deformação da rocha-reservatório se influenciam mutuamente. Para resolver este tipo de problema acoplado, o método dos elementos finitos é amplamente utilizado e um dos mais versáteis. A presente dissertação objetivou apurar a técnica de fragmentação de malha com elementos finitos de elevada razão de aspecto para o estudo da formação e propagação de fraturas em corpos de rocha. Este método, com base na teoria de Aproximação Contínua de Descontinuidades Fortes (ACDF), consiste em introduzir, entre os elementos regulares da malha de elementos finitos, elementos de interface (elementos finitos de elevada razão de aspecto), munidos de relações constitutivas do contínuo (tensão - deformação), para reproduzir o comportamento de meios fraturados. Além disso, os elementos de interface também possuem um acoplamento hidromecânico capaz de representar o canal de alta permeabilidade que se forma devido à ocorrência da fratura. A presente dissertação analisou a técnica de fragmentação de malha com elementos finitos de elevada razão de aspecto, para modelar numericamente pelo MEF o comportamento de meios fraturados. Realizou melhorias nas ferramentas permitindo maior agilidade na fase de pré-processamento, previa visualização das condições de contorno e que novas analises possam ser realizadas. |
publishDate |
2017 |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2017-07-31 |
dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2019-02-13T17:29:59Z |
dc.date.available.fl_str_mv |
2019-02-13T17:29:59Z |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
format |
masterThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/29105 |
url |
https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/29105 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ info:eu-repo/semantics/openAccess |
rights_invalid_str_mv |
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Pernambuco |
dc.publisher.program.fl_str_mv |
Programa de Pos Graduacao em Engenharia Civil |
dc.publisher.initials.fl_str_mv |
UFPE |
dc.publisher.country.fl_str_mv |
Brasil |
publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Pernambuco |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UFPE instname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) instacron:UFPE |
instname_str |
Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) |
instacron_str |
UFPE |
institution |
UFPE |
reponame_str |
Repositório Institucional da UFPE |
collection |
Repositório Institucional da UFPE |
bitstream.url.fl_str_mv |
https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/29105/6/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Bruno%20Marcelo%20Canabarro%20Machado%20Maciel.pdf.jpg https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/29105/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Bruno%20Marcelo%20Canabarro%20Machado%20Maciel.pdf https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/29105/3/license.txt https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/29105/4/license_rdf https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/29105/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Bruno%20Marcelo%20Canabarro%20Machado%20Maciel.pdf.txt |
bitstream.checksum.fl_str_mv |
c68931866d1ba87edbea9de9f0ca3602 1858c51d8630f7487b2940e9a3ee78ba 4b8a02c7f2818eaf00dcf2260dd5eb08 e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 43c077263f09b45b7a0704bdb31c998b |
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 MD5 MD5 MD5 |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) |
repository.mail.fl_str_mv |
attena@ufpe.br |
_version_ |
1802310771849297920 |