Análise numérica da dissolução de meio poroso heterogêneo em escala de plugue

Abstract

A dissolução dos minerais das rochas pela interação com fluidos pode criar ou ampliar caminhos de fluxos, aumentando o escoamento do fluido. Rochas carbonáticas possuem características físicas e geológicas complexas e a presença de fraturas altera o fluxo de fluido, podendo contribuir com a dissolução. Evaporitos podem ser compostos por gipsita, que reagem rapidamente no contato com a água. A dissolução de minerais pode gerar zonas que variam de pequenos vugs a grandes cavernas (carstificação). Nas paredes das fraturas, ela modifica suas aberturas e rugosidade, alterando permeabilidade e resistência da rocha fraturada, impactando no escoamento de fluidos e na resposta mecânica do meio. Com o objetivo de compreender melhor a formação de zonas de dissolução em rochas e a influência de heterogeneidades (fratura e vugs), neste trabalho simulou-se numericamente a dissolução da gipsita pela interação rocha-fluido, utilizando formulação de transporte reativo para cenários sintéticos bidimensionais, considerando duas análises distintas, em elementos finitos e na escala de plugue: (1) influência de vugs e fratura, em que foram analisados quatro cenários de plugue, sendo dois com distribuição aleatória de vugs e dois homogêneos, tendo, um de cada, uma fratura; (2) influência do transporte reativo sobre a rugosidade das paredes das fraturas, com análise de quatro plugues (L, R1, R2 e R3). Os resultados da análise 1 mostraram aumento na dissolução com a presença da fratura e a tendência do fluxo de seguir caminhos de conexão entre vugs. A fratura leva ao direcionamento do fluxo de fluido e a um avanço mais expressivo da frente de dissolução. Na análise 2, foi observada inicialmente a convergência do fluxo do fluido para o topo da fratura. Nas rochas fraturadas com rugosidade de geometria mais angulosa (vértices) (R1, R2 e R3), apareceram zonas dissolvidas nas adjacências dos vértices, já, na simulação L, a dissolução foi mais rápida em pontos mais próximos da fratura e do local de injeção. Conclui-se que a presença da fratura tende a direcionar o fluxo no interior da rocha e a acelerar o processo de dissolução, com as rugosidades criando zonas específicas. Os resultados conduzem a um entendimento do impacto de fraturas e vugs sobre a dissolução frente a um meio com heterogeneidades determinadas por macroporos.