Um modelo quase-analitico para simulação tridimensional de propagação de fratura hidraulica
Jose Eduardo de Lima Garcia
DISSERTAÇÃO
Português
(Broch.)
T/UNICAMP G165m
Campinas, SP : [s.n.], 1996.
109f. : il.
Orientador: Jose Luiz Antunes de Oliveira e Sousa
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Resumo: Vários simuladores tridimensionais de geometria de fraturas criadas hidraulicamente estão descritos na literatura. Entretanto, em sua grande maioria, requerem esforços computacionais que não são compatíveis com sua utilização comercial ou em tempo real. Para atenuar este problema, hipóteses...
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Resumo: Vários simuladores tridimensionais de geometria de fraturas criadas hidraulicamente estão descritos na literatura. Entretanto, em sua grande maioria, requerem esforços computacionais que não são compatíveis com sua utilização comercial ou em tempo real. Para atenuar este problema, hipóteses simplificadoras são introduzidas, resultando os chamados modelos pseudo-tridimensionais de geometria de fratura. Vários desses modelos pseudo-tridimensionais foram analisados, com o objetivo de se entender suas hipóteses simplificadoras, suas aplicações e limitações de uso, e constam desta dissertação.
Esta dissertação descreve também o desenvolvimento de um modelo quase-analítico para simulação tridimensional de propagação de fraturas induzidas hidraulicamente, assumindo que a fratura é plana e elíptica. Expressões analíticas desenvolvidas por Shah e Kobayashi são usadas para a determinação das tensões, das deformações e dos fatores de intensidade de tensões. Estas expressões baseiam-se na hipótese que a pressão líquida interna à fratura pode ser representada por um polinômio de terceiro grau, como segue: p(x,z) = 'P IND. 00'+ 'P IND. I0 POT. X¿ + 'P IND. 01 POT. Z¿ + 'P IND. 20 POT. X POT. 2¿ + 'P IND. 11 POT. XZ¿ + 'P IND. 02 Pot.Z POT. 2¿ + P IND. 30 POT. X POT. 3¿ + 'P IND. 21 POT X POT. 2 Z¿ + P IND. 12 POT. XZ POT. 2¿ + P IND. 03 POT. Z POT. 3¿. Estas hipóteses simplificadoras também foram utilizadas por Palmer, Luiskutty, Boutéca e Rueda, embora com diferente número de termos do polinômio. O modelo aqui proposto é baseado no de Rueda, e permite a simulação de fraturas com contrastes simétricos de tensões horizontais confinantes, entre a zona de interesse e as zonas adjacentes. A qualidade dos resultados fica bastante prejudicada, quando se trabalha com contrastes assimétricos de tensões, necessitando o modelo novos desenvolvimentos para melhor tratar estas assimetrias. No modelo proposto, um esquema diferente foi utilizado para a implementação do fluxo de fluido para a formação, perdido por filtração, inclusive no que se refere a perda inicial de filtrado (spurt loss). Apresentou-se também um esquema diferente para o cálculo da viscosidade aparente média, quando se está trabalhando com fluidos não- Newtonianos. Dois critérios de propagação de fratura foram testados e comparados. Ambos utilizam aproximações para computar a propagação relativa entre pontos da borda da fratura, baseado nos fatores de intensidade de tensões. Buscou-se também aplicar um critério baseado na maximização da energia total liberada Ver menos
Esta dissertação descreve também o desenvolvimento de um modelo quase-analítico para simulação tridimensional de propagação de fraturas induzidas hidraulicamente, assumindo que a fratura é plana e elíptica. Expressões analíticas desenvolvidas por Shah e Kobayashi são usadas para a determinação das tensões, das deformações e dos fatores de intensidade de tensões. Estas expressões baseiam-se na hipótese que a pressão líquida interna à fratura pode ser representada por um polinômio de terceiro grau, como segue: p(x,z) = 'P IND. 00'+ 'P IND. I0 POT. X¿ + 'P IND. 01 POT. Z¿ + 'P IND. 20 POT. X POT. 2¿ + 'P IND. 11 POT. XZ¿ + 'P IND. 02 Pot.Z POT. 2¿ + P IND. 30 POT. X POT. 3¿ + 'P IND. 21 POT X POT. 2 Z¿ + P IND. 12 POT. XZ POT. 2¿ + P IND. 03 POT. Z POT. 3¿. Estas hipóteses simplificadoras também foram utilizadas por Palmer, Luiskutty, Boutéca e Rueda, embora com diferente número de termos do polinômio. O modelo aqui proposto é baseado no de Rueda, e permite a simulação de fraturas com contrastes simétricos de tensões horizontais confinantes, entre a zona de interesse e as zonas adjacentes. A qualidade dos resultados fica bastante prejudicada, quando se trabalha com contrastes assimétricos de tensões, necessitando o modelo novos desenvolvimentos para melhor tratar estas assimetrias. No modelo proposto, um esquema diferente foi utilizado para a implementação do fluxo de fluido para a formação, perdido por filtração, inclusive no que se refere a perda inicial de filtrado (spurt loss). Apresentou-se também um esquema diferente para o cálculo da viscosidade aparente média, quando se está trabalhando com fluidos não- Newtonianos. Dois critérios de propagação de fratura foram testados e comparados. Ambos utilizam aproximações para computar a propagação relativa entre pontos da borda da fratura, baseado nos fatores de intensidade de tensões. Buscou-se também aplicar um critério baseado na maximização da energia total liberada Ver menos
Abstract: Several models for the development of a fully three-dimensional hydraulic fracturing simulator have been described in the literature. However, most of them result in systems that require computational efforts not compatible with the direct application in the field. In order to attenuate...
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Abstract: Several models for the development of a fully three-dimensional hydraulic fracturing simulator have been described in the literature. However, most of them result in systems that require computational efforts not compatible with the direct application in the field. In order to attenuate this problem, simplified assumptions are introduced, resulting in pseudo three-dimensional models that allow simulations in real time. This dissertation describes the development of a model for numerical simulation of hydraulic ftacture propagation, assuming that the ftacture is planar and elliptical. Analytical expressions developed by Shah and Kobayashi are used for the determination of stresses, strains and stress intensity factors. These expressions assume that the net pressure in the ftacture can be represented by a polynomialof third degree, as follows: p(x,z) = P00+ 'P IND. I0 POT. X¿ + 'P IND. 01 POT. Z¿ + 'P IND. 20 POT. X POT. 2¿ + 'P IND. 11 POT. XZ¿ + 'P IND. 02 Pot.Z POT. 2¿ + P IND. 30 POT. X POT. 3¿ + 'P IND. 21 POT X POT. 2 Z¿ + P IND. 12 POT. XZ POT. 2¿ + P IND. 03 POT. Z POT. 3¿. The same basic assumption was also used by Palmer, Luiskutty, Boutéca and Rueda, although with diferent numbers of terms in the polynomial. The current model is based on Rueda' s work, and allows the simulation of layers with confining stress contrasts that are not necessarily syrnmetric with respect to the horizontal axis of the ellipsis. The results' quality is poor when we do not have syrnmetrical confining stress cont (asts. Differents chemes are tested for the implementation Carter's approach for the leakotI, and for the computation of average apparent viscosity when non-Newtonian fluids are considered. Two differents propagation criteria are tested and compared. Both of them use simplified approaches to compute the relative extensions among the points on the fracture front, based on the stress intensity factors. An attempt to apply an energy based criterion was performed. However, the implementation was discontinued due to dificulties in developing a reliable algorithm
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Campos, João Candido Baptista de
Avaliador
Oliveira, Edmundo Capelas de, 1952-
Avaliador
Um modelo quase-analitico para simulação tridimensional de propagação de fratura hidraulica
Jose Eduardo de Lima Garcia
Um modelo quase-analitico para simulação tridimensional de propagação de fratura hidraulica
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