Análise numérica de reativação de falhas associada à injeção e produção de fluido em reservatório

Abstract

O estudo das zonas falhas é de suma importância para a segurança no processo de produção de petróleo. O processo de reativação das falhas pode levar a deformações superficiais, subsidência e exsudação de fluidos na superfície do fundo do mar implicando em danos ambientais e econômicos. É um problema acoplado hidromecânico e a ativação da falha é governada pelas condições de contorno do problema podendo ser modelado numericamente envolvendo modelos constitutivos adequados para os materiais envolvidos. A falha pode ser representada por apenas um material de preenchimento ou dividida em zonas de núcleo e dano, o que é uma aproximação consistente com observações de campo. Esta dissertação apresenta a simulação numérica acoplada hidromecânica de dois cenários hipotéticos quanto à reativação de falhas devido à mudança do campo de pressão no interior de um reservatório. No primeiro foi simulado um reservatório em produção de petróleo com possibilidade de reativação de falha, avaliando o impacto da reativação na resposta tensão deformação de um talude submarino localizado no leito marinho, sobre o campo. O reservatório, seccionado por uma zona de falha, está sujeito à operação de um poço injetor e outro produtor. A zona de falha é assumida como uma região inicialmente selante apresentando-se como uma descontinuidade geomecânica e hidráulica do campo. A reativação de falha geológica atuou como um gatilho de possível instabilização do talude, provocando deslocamentos horizontais e verticais. O segundo cenário envolve a modelagem de reativação de falhas de um campo cujo modelo foi construído a partir da interpretação dos dados sísmicos da Bacia Laurentian, em ambiente offshore no Canadá, considerando a falha dividida em zonas de núcleo e de dano. As simulações numéricas foram realizadas aplicando o método dos elementos finitos, através do modelo de Mohr-Coulomb, com regularização viscosa de Perzyna, utilizando o código in house CODE-BRIGHT. A simulação do comportamento constitutivo de falhas selantes levou à previsão da possibilidade de reativação da falha e à análise de sensibilidade quanto a propriedade de resistência dos materiais da zona de falha.