Defesa de Tese de Doutorado: Nova Família de Modelos Hidrodinâmicos Reduzidos Aplicados a Rochas Contendo Falhas com Múltiplas Zonas de Dano

Orientadores:
Marcio Arab Murad - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC
Josué dos Santos Barroso
João Nisan Correia Guerreiro - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC

Banca Examinadora:
Marcio Arab Murad - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC (presidente)
Abimael Fernando Dourado Loula - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC
Marcio Rentes Borges - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC
Osvaldo Luis Manzoli - UNESP - UNESP
Igor Fernandes Gomes - UFPE
Igor Mozolevski - UFSC - UFSC

Suplentes:
Sandra Mara Cardoso Malta - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC
Leonardo José Nascimento Guimarães - Departamento de Engenharia Civil - UFPE

Resumo:

Na escala macroscópica, os simuladores de escoamento em reservatórios complexos, contendo falhas geológicas, demandam dados sobre a transmissibilidade entre células adjacentes e sobre os multiplicadores de transmissibilidade que, na presença de falhas e de zonas de dano entre as células da rocha encaixante, alteram os valores originais das transmissibilidades.
No contexto das aproximações de volumes finitos caracterizadas por um estêncil de dois pontos, ao invés de explorarmos leis lineares amplamente utilizadas para o cômputo da transmissibilidade, baseadas na média harmônica entre as permeabilidades das células adjacentes e a da falha, propomos uma metodologia alternativa construída a partir de um modelo hidrodinâmico inovador posto em três escalas. Tal modelo exibe capacidade de descrever a microestrutura complexa da zona de falha, englobando núcleo e múltiplas regiões de dano adjacentes, caracterizadas pela presença de bandas de deformação, fraturas e juntas. Na escala mais fina do problema, a nova abordagem proposta descreve estruturas geológicas ocupantes de subdomínios tridimensionais disjuntos, e dá origem ao modelo denominado de alta-fidelidade. No primeiro processo de upscaling (micro-meso) construímos rigorosamente modelos reduzidos, onde a zona da falha é agora tratada como uma variedade (n-1) dimensional (n=2,3) embebida na ma triz porosa, dando origem à presença de saltos nos campos das pressão e velocidade. A discretização por elementos finitos das equações governantes do escoamento monofásico do modelo reduzido é construída baseada na adição de graus de liberdade adicionais para a aproximação do potencial na descontinuidade. Subsequentemente, procedemos no contexto de um processo de \textit{flow-based upscaling} para propagar as informações proveniente do modelo reduzido para a escala das células de simulação de reservatório (macroscópica). A riqueza de informação inerente a este procedimento gera leis constitutivas inovadoras para as transmissibilidades, incorporando os efeitos da microestrutura da zona de falhas, os quais são comumente negligenciados pela aproximações de natureza puramente macroscópica baseada na aproximação de dois pontos. A metodologia proposta neste trabalho exibe um enorme potencial para o desenvolvimento de pré-processadores de transmissibilidade, mais acurados para serem utilizados em simuladores comerciais. O enriquecimento da informação inerente ao modelo é ilustrado em diversas simulações computacionais.