Simulação computacional de fraturamento hidráulico pelo método dos elementos finitos utilizando a técnica de fragmentação da malha

• Processo: 14/06906-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Mestrado
• Data de Início da vigência: 14 de julho de 2014
• Data de Término da vigência: 13 de janeiro de 2015
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Pesquisador responsável: Osvaldo Luís Manzoli
• Beneficiário: Michael Andrade Maedo
• Supervisor: Marcelo Javier Sanchez Castilla
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia (FE). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Texas A&M University, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 13/01468-6 - Simulação computacional por elementos finitos de múltiplas fissuras em sólidos usando técnica de fragmentação da malha, BP.MS
• Assunto(s): Método dos elementos finitos Mecânica do dano
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Análise Não Linear | Elementos Finitos | Fragmentação | Fraturamento Hidráulico | Mecânica Do Dano | Mecânica Computacional

Resumo

A demanda por energia cresceu significativamente nos últimos anos. As companhias petrolíferas vem buscando alternativas cada vez mais audaciosas e sob condições cada vez mais adversas. Projetos para injeção e extração de fluidos a altas profundidades em reservatórios aumentam significativamente os riscos envolvidos, pois alteram as propriedades do maciço rochoso. Assim, a realização da simulação computacional permite analisar o comportamento do sistema rochoso admitindo a interação entre o maciço naturalmente fraturado e o fluxo de fluidos. Desse modo, deve-se desenvolver o equacionamento considerando como incógnitas as pressões, para a fase do fluído, e os deslocamento, para a parte mecânica. Logo, o presente projeto permitirá avanços na área de simulação hidro-mecânica do comportamento de meios geológicos fraturados sob cargas hidráulicas. A modelagem será realizada utilizando a técnica de fragmentação da malha, que consiste em introduzir elementos de elevada razão de aspecto entre os elementos da malha original. Tais elementos possuem relação constitutiva consistentes com o regime de descontinuidade forte. Como a ruptura por tração é o principal mecanismo de abertura das fraturas em rochas induzidas pela injeção de fluidos, o problema acoplado hidromecânico permitirá a análise utilizando a ténica proposta. Uma vez resolvido o problema tensão-deformação, parte-se para consideração do acoplamento hidráulico, adicionando na formulação a equação de fluidos, leis constitutivas para o fluxo (Lei de Darcy) e leis que estabelecem relação entre os problemas mecânicos e hidráulicos. Assim, a pressão do fluído é introduzida como uma nova incógnita ao problema. O projeto visa também auxiliar os desenvolvimentos que estão sendo feitos em conjunto com os grupos Universidade Federal de Pernambuco e da Universidade do Texas, com o propósito de adaptar a metodologia de fragmentação para problemas que envolvam acoplamento hidromecânico, de maneira a ampliar a aplicabilidade da ferramenta computacional. Nesse contexto, deve-se elaborar testes básicos (benchmarks) e realizar análises para a validação da metodologia, contrastando os resultados obtidos com resultados experimentais e com outras metodologias existentes para o mesmo fim. (AU)