Author(s):
Silva, Rafael de Oliveira da
Date: 2020
Origin: Oasisbr
Subject(s): Geomecânica; Acoplamento hidromecânico; Plasticidade; Método dos elementos finitos; Parâmetro de Biot-Wilis; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO; Geomecânica; Geomecânica; Acoplamento hidromecânico; Acoplamento hidromecânico; Plasticidade; Plasticidade; Método dos elementos finitos; Método dos elementos finitos; Parâmetro de Biot-Wilis; Parâmetro de Biot-Wilis; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Description
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Petrobras
We develop an innovative computational model for single phase flow of a slightly compressible fluid in a rock displaying elastoplastic behavior. The new geomechanical formulation revolves around the fixed stress split algorithm within the class of sequential methods, where the subproblems of flow and geomechanics are solved in an iterative fashion for a frozen total mean stress. We show that in the general case where the Biot-Willis coefficient is modified in the plastic regime, additional complexity arises in both equilibrium and flow equations. Considering the plastic flow governed by Terzaghi’s effective stress, a new nonlinear Biot-Willis parameter naturally appears in the overall equilibrium of the solid-fluid mixture. The new model is discretized by the finite element method and numerical simulations are presented considering a 2D slab arrangement representing a section between an injection and a production well. The simulations illustrate the role of the source terms, involving the time derivative of the total mean stress, in production and reservoir compaction in the plastic regime.
Nós desenvolvemos um modelo computacional inovativo para fluxo monofásico de um fluido ligeiramente compressível em uma rocha elastoplástica. A nova formulação geomecânica é baseia-se no método da tensão total fixada no âmbito dos métodos sequenciais iterativamente acoplados, nos quais os subproblemas de escoamento e mecânica são resolvidos de forma iterativa para uma tensão total média fixa. Nós mostramos que a consideração de um coeficiente de Biot-Willis diferente para os regimes elástico e plástico leva a um aumento na complexidade tanto nas equações de equilíbrio como nas de escoamento. Ao considerar o escoamento plástico governado pela tensão efetiva de Terzaghi, um novo parâmetro de Biot-Willis não-linear surge naturalmente no equilíbrio da mistura sólido-fluido. O novo modelo é discretizado pelo método dos elementos finitos e simulações numéricas são apresentadas considerando um arranjo 2D representando uma secção entre poços injetor e um produtor. As simulações ilustram o papel dos termos fontes na produção bem como na compactação de reservatórios quando no regime plástico.
