Implementação do modelo de fratura discreta na simulação de reservatórios naturalmente fraturados utilizando o método de volumes finitos baseado em elementos (ebFVM)

Abstract

Uma quantidade expressiva das reservas mundiais de gás e óleo são formações naturalmente fraturadas. As fraturas encontradas nestas regiões interferem de forma efetiva na permeabilidade do meio, servindo muitas vezes como via primária de locomoção do fluido, o que pode ocasionar por exemplo a diminuição do tempo de vida útil do poço produtor. De modo a prever de forma coerente o escoamento em meios fraturados, diversos modelos para sua representação foramdesenvolvidos ao longo das últimas cinco décadas. Atualmente, os modelos com maior aplicação na indústria de petróleo e gás são os de dupla porosidade ou de dupla permeabilidade. Estes aplicam, contudo, simplificações geométricas que, frente à complexidade da rede de fraturas observada em análises de campo, podem afetar de forma relevante a precisão dos resultados. Para sanar esta dificuldade, o modelo de fratura discreta apresenta-se como uma boa alternativa. Nesta dissertação, simula-se o escoamento bidimensional bifásico imiscível óleo-água, incompressível e isotérmico, com ou sem pressão capilar, para reservatórios naturalmente fraturados utilizando o modelo de fratura discreta, de modo a analisar as características geométricas inerentes desta metodologia. Para isto, faz-se uso da biblioteca computacional desenvolvida pelo Laboratório de Simulação Numérica emMecânica dos Fluidos e Transferência de Calor (SINMEC/UFSC) chamada EFVLib. Esta biblioteca possui todos os elementos geométricos e numéricos para implementar algoritmos empregando o método de volumes finitos baseado em elementos (EbFVM), possibilitando o uso de malhas não-estruturadas para melhor representação das fraturas. Aproveitando a generalidade do modelo de fratura discreta, discute-se ainda a aplicação dessa metodologia para representação do fraturamento hidráulico nas proximidades dos poços.<br>

Abstract : A large amount of the gas and oil resides in naturally fractured reservoirs. In these regions, the fractures interfere effectively with the permeability of the medium, often serving as the fluid main locomotion path, which may cause, for instance, a reduction of the useful life of the production well. In order to correctly forecast the fluid flow in fractured media, many models have been developed in the last five decades. Nowadays, either the double-porosity or the double-permeability models are the most used in the petroleum and gas petroleum industry. However, these models apply geometrical simplifications to the complex fracture network, which may affect significantly the precision of the results. To deal with this problem, the discrete fracture model could be a suitable alternative. In this work, a bidimensional, isothermal, incompressible, two-phase immiscible water-oil flow will be simulated using the discrete fracture model in naturally fractured reservoirs, with or without capillary pressure, in order to analyze the geometric characteristics inherent to the formulation. To achieve this aim, EFVLib will be used; it consists in a computational library developed by the Computational Fluid Dynamics Laboratory (SINMEC-UFSC). This library has all the geometrical and numerical elements to implement algorithms using the element based finite volume method (EbFVM), allowing the application of unstructured meshes to reproduce the fractures with more fidelity. Taking advantage of the generality of the discrete fracture model, the application of this methodology to represent the hydraulic fracturing in the surroundings of the well will be discussed.