Simulação Numérica de Modelo Elastoplástico em Rocha Carbonática Carstificada
Ao longo dos anos inúmeras
pesquisas vêm sendo realizadas dentro do
contexto da engenharia de petróleo com o
intuito de realizar análises mais realistas de
cenários de produção. No que se refere aos
reservatórios carbonáticos, além das fraturas,
um sistema cárstico pode desempenhar um
papel importante no escoamento de fluidos no
interior do reservatório. Portanto, o estudo da
geração de carste e o mecanismo de colapso
associado é de grande importância para o
entendimento da disposição e interação das
feições cársticas no interior do reservatório.
Desta forma, este trabalho tem como objetivo
fazer uma simulação numérica do colapso
de um depósito carbonático cárstico através
do método dos elementos finitos. A proposta
trata-se de um cenário carbonático fictício
com carstes bem desenvolvidos e não
preenchidos, sobreposto por quatro camadas
rochosas de propriedades distintas, com
uma sobrecarga de 13 MPa, representando o
soterramento das camadas. Na simulação foi
utilizado o programa in house de elementos
finitos CODE_BRIGHT considerando para as
camadas rochosas envolvidas o modelo elastoplástico
de Mohr-Coulomb com regularização
viscosa de Perzyna. A formação do carste foi
modelada empregando-se um algoritmo de
escavação da região considerando, em uma
abordagem mecânica e em deformação plana, a
representação de um processo de dissolução da
rocha carbonática. Observou-se os processos
de plastificação no entorno das três cavidade
devido a concentração de tensões. Também foi
verificado o arqueamento das tensões na rocha
e zonas potenciais de fraturamento por tração e
cisalhamento, o que foi mais evidenciado com o
emprego de um modelo de softening.
Simulação Numérica de Modelo Elastoplástico em Rocha Carbonática Carstificada
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DOI: 10.22533/at.ed.3201925062
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Palavras-chave: Carste, Colapso, Plasticidade, Simulação Numérica.
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Keywords: Karst, Collapse, Plasticity, Numerical Simulation.
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Abstract:
Over the years, lots of researches have been carried out within the context
of petroleum engineering in order to came up with realistic analyzes of production
numerical scenarios. Regarding carbonate reservoirs, in addition to fractures, a karst
system can have great importance in the flow system into the reservoir. Therefore, the
study of karst formation and its associated collapse mechanism is of indispensable
to the understanding of the arrangement and interaction of karstic features within the
reservoir. Following this context, this work aims to present a numerical simulation of
the collapse of a karstic carbonate deposit through the finite element method. The
proposal is a fictitious carbonate scenario, which has well developed and unfilled karst,
with four rock layers of distinct properties, with an overload of 13 MPa, representing the
rearrangement of layers. In the simulation, the in-house program of CODE_BRIGHT
finite elements was used considering the rocky layers with the elasto-plastic model of
Mohr-Coulomb with viscous Perzyna regularization. The formation of the karst was
modeled using an algorithm of excavation of the region considering, in a mechanical
approach and in plan deformation, which represents a process of dissolution of the
carbonate rock. It was observed that the plastification processes in the surroundings
of all three karsts due to the concentration of tensions. It was also noticed the arching
of stress in the rock and potential areas of fracturing by traction and shear, which was
more evidenced with the use of a softening model.
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Número de páginas: 15
- Rayane Conceição Ribeiro da Silveira Mattos
- Daniel Araújo Farias de Melo
- Marinésio Pinheiro de Lima
- Tiago de Freitas Viana
- Igor Fernandes Gomes
- Leonardo José do Nascimento Guimarães
