Análise do problema de fraturamento hidráulico utilizando o método numérico dos elementos finitos estendido

Abstract

O fraturamento hidráulico (FH) é uma técnica de estimulação de poço que consiste em injetar um fluido viscoso sob alta pressão em rochas reservatórios. O diferencial de pressão gerado pela injeção do fluido inicia uma fratura que se propaga pela rocha, facilitando a extração dos hidrocarbonetos presentes na rocha. Embora seja uma técnica eficiente para a estimulação de poços, gera muitas polêmicas ambientais, relacionadas à poluição. Uma forma de mitigar os impactos ambientais e acidentes é estudar a fundo esse procedimento. O (FH) pode ser usado para a estimulação de poços e para exploração de fontes não convencionais de petróleo. O método dos elementos finitos estendido (XFEM) foi aplicado neste trabalho para simular as descontinuidades geradas pelas fraturas nos campos de tensão e deformação. Foi implementada uma lei de fluxo no programa de Morais (2016) que aproximasse o regime de fluxo dentro da fratura e feita uma série de simulações. Além disso, foi implementado o elemento triangular quadrático no lugar do elemento era quadrilátero com quatro nós, no código de Morais (2016), entretanto, observou-se que o elemento anteriormente implementado por Morais (2016) é mais adequado para a resolução do problema. Diversas simulações foram realizadas para entender como diferentes parâmetros relacionados ao fluxo podem afetar o processo de fraturamento hidráulico. Por fim, concluiu-se nesta dissertação que parâmetros como a geometria da secção transversal, a viscosidade do fluido de fraturamento e a permeabilidade da matriz rochosa influenciam no fenômeno de fraturamento.