An embedded discrete fracture model based on the use of coupling finite elements for modeling fluid flow in naturally fractured porous media (2021)
- Authors:
- Autor USP: BORGES, LIVIA FERNANDA ARAUJO - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PEF
- Subjects: FLUXO DOS FLUÍDOS; FRATURAS
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Petróleo é uma ocorrência natural de hidrocarbonetos e impurezas inorgânicas, geralmente presente em fase líquida ou gasosa em um sistema. Algumas rochas reservatório que alocam os hidrocarbonetos podem ser divididas em dois domínios: o meio poroso e a rede de fraturas que cria canais preferenciais de fluxo que altera a permeabilidade equivalente do meio. Vários modelos numéricos têm sido propostos para simular o fluxo de fluido em reservatórios naturalmente fraturados, no entanto, a representação de características complexas da geometria da rede de fraturas ainda é um desafio nos dias de hoje. Neste contexto, este trabalho propõe um modelo de fraturas discretas embebidas baseado na utilização de elementos finitos de acoplamento (EFA) para modelar fluxo de fluido em meios porosos naturalmente fraturados. O modelo proposto é capaz de acoplar inicialmente as malhas independentes não conformes e sobrepostas da fratura e da matriz rochosa via EFAs para impor a continuidade do campo de pressão entre as malhas por meio de um parâmetro de penalidade. A principal vantagem na utilização dessa técnica é que a implementação dos EFAs não requer graus de liberdade adicionais ou processos de integração especiais para acoplar as malhas não conformes. Três conjuntos de exemplos numéricos 2D são performados a fim de validar o esquema proposto para modelar fluxo de fluido hidrostático em meios porosos fraturados. O primeiro conjunto de exemplo numérico é focado na influência da posição das fraturas naturais e na magnitude do parâmetro de penalidade. No segundo conjunto de exemplos, um estudo de refinamento de malha é feito considerando intersecções de fraturas a fim de estudar a capacidade do modelo proposto de contabilizar a contribuição de cada descontinuidade no campo de pressão. O último conjunto deexemplos apresenta a simulação de um complexo meio poroso naturalmente fraturado contendo vugs. A conclusão dos resultados obtidos são: (i) as malhas grosseiras apresentam bons resultados em comparação com as malhas refinadas; (ii) a razão dos elementos do meio poroso e da fratura entre 1 e 2 é aceitável para melhores resultados; e (iii) um valor específico do parâmetro de penalidade é aplicado para prever um melhor comportamento do fluxo de fluido no meio poroso. Além disso, os resultados obtidos estão em boa concordância com as soluções de referência (os resultados numéricos obtidos em estudos anteriores) e o esquema proposto demonstra habilidade para capturar os principais fenômenos associados com o transporte de fluido em meios porosos fraturados.
- Imprenta:
- Data da defesa: 08.12.2021
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ABNT
BORGES, Livia Fernanda Araujo. An embedded discrete fracture model based on the use of coupling finite elements for modeling fluid flow in naturally fractured porous media. 2021. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2021. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3145/tde-14022022-100213/. Acesso em: 03 out. 2024. -
APA
Borges, L. F. A. (2021). An embedded discrete fracture model based on the use of coupling finite elements for modeling fluid flow in naturally fractured porous media (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3145/tde-14022022-100213/ -
NLM
Borges LFA. An embedded discrete fracture model based on the use of coupling finite elements for modeling fluid flow in naturally fractured porous media [Internet]. 2021 ;[citado 2024 out. 03 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3145/tde-14022022-100213/ -
Vancouver
Borges LFA. An embedded discrete fracture model based on the use of coupling finite elements for modeling fluid flow in naturally fractured porous media [Internet]. 2021 ;[citado 2024 out. 03 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3145/tde-14022022-100213/
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