Caracterização geomecânica e modelagem numérica e experimental de ensaios de calcários laminados da formação Crato

Abstract

Para compreender o sistema de fraturas e as redes permoporosas de reservatórios compostos por rochas calcárias de baixa permeabilidade, é indispensável compreender os esforços sofridos pela rocha. A análise do comportamento mecânico da rocha, pode ser feita através da realização de ensaios mecânicos em corpos de prova das rochas, que subsidiam a modelagem numérica. O estudo do processo físico, assim como a busca de um modelo constitutivo mecânico que permite prever a deformação e fraturamento da rocha, são fundamentais. Afloramentos análogos possibilitam a caracterização das formações rochosas, assim como a investigação da geração, propagação, dimensões e conectividade de fraturas, além de viabilizar a coleta de amostras rochosas. Estes afloramentos consistem em rochas expostas na superfície com características análogas àquelas rochas em subsuperfícies. Esta dissertação estuda calcários laminados da Formação Crato, localizada na Bacia do Araripe no Nordeste brasileiro, considerada um afloramento análogo às rochas carbonáticas da formação Barra Velha na Bacia de Santos, no intervalo do pré-sal brasileiro, na margem sudeste do país. A abordagem envolveu a realização do ensaio de Compressão Uniaxial das amostras para determinação do módulo de elasticidade. A geração e propagação de fraturas em um cenário sintético, considerando parâmetros dos ensaios, foram observadas através de simulações numéricas, em uma análise de deformação plana, utilizando uma técnica de fragmentação de malha baseada em elementos finitos com elevada razão de aspecto, a qual, consiste em inserir elementos de interface entre elementos regulares de uma malha de elementos finitos, em conjunto com um modelo constitutivo baseado na mecânica do dano. A heterogeneidade das amostras é comprovada pela descontinuidade das fraturas entre as camadas. Em um reservatório, essa heterogeneidade implica em possíveis barreiras para o fluxo dos fluidos presentes na rocha. As análises do comportamento das fraturas quando submetidas a determinadas tensões, contribuem para o entendimento da geração e propagação de fraturas na aplicação da técnica de fraturamento hidráulico em reservatórios não-convencionais.