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Análise termo-hidro-mecânica em meios porosos utilizando elementos finitos de acoplamento de malhas não-conformes

Para atender à demanda global nas próximas décadas, a indústria do petróleo vem procurando novas tecnologias para aumentar a produção de óleo. A injeção de água é uma das técnicas mais utilizadas nesta indústria para recuperar o óleo aprisionado no reservatório. O mecanismo físico deste processo env...

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Main Author: JOSEPH, Jean Baptiste
Other Authors: GUIMARÃES, Leonardo José do Nascimento
Format: masterThesis
Language: por
Published: Universidade Federal de Pernambuco 2019
Subjects:
Engenharia Civil
Simulação termo-hidro-mecânica
Elemento finito de acoplamento
Malhas não-conformes
Online Access: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/29775
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spelling ir-123456789-297752019-03-20T05:05:39Z Análise termo-hidro-mecânica em meios porosos utilizando elementos finitos de acoplamento de malhas não-conformes JOSEPH, Jean Baptiste GUIMARÃES, Leonardo José do Nascimento GOMES, Igor Fernandes http://lattes.cnpq.br/0456933468707806 http://lattes.cnpq.br/3821425977868488 Engenharia Civil Simulação termo-hidro-mecânica Elemento finito de acoplamento Malhas não-conformes Para atender à demanda global nas próximas décadas, a indústria do petróleo vem procurando novas tecnologias para aumentar a produção de óleo. A injeção de água é uma das técnicas mais utilizadas nesta indústria para recuperar o óleo aprisionado no reservatório. O mecanismo físico deste processo envolve o deslocamento de fluidos imiscíveis do poço injetor ao poço produtor. A injeção de água com altas temperaturas, deixa o meio em uma condição não-isotérmica que influencia diretamente a viscosidade e indiretamente a produção de óleo, além disso influencia o estado de tensões da formação. Neste trabalho aplica-se uma formulação termo-hidro-mecânica acoplada para um meio poroso preenchido unicamente com água, utilizando a técnica de elementos finitos para acoplamento de malhas não-conformes, implementada no código computacional CODE_BRIGHT (COupled DEformation, BRIne, Gás and Heat Transport) com objetivo de simular o fluxo bi ou tri dimensional do óleo e água em reservatório, e paralelamente analisar o efeito da injeção da água quente nas tensões dos elementos aos redores do poço injetor e produtor. Neste trabalho foram analisados os casos de poço vertical baseado na solução de Kirsch, circulação de fluido aquecido em tubulação enterrada no fundo do mar, solução de adensamento de Terzaghi, de Mandel, problema de subsidência e compactação de reservatório. Nos problemas de tubulação e de subsidência, dois cenários são analisados. O primeiro utiliza malhas de elementos finitos convencionais, com elementos de transição entre a formação e o reservatório devido ao grau maior de refinamento no reservatório. O segundo utiliza a técnica de acoplamento de malhas de elementos finitos de malhas não-conformes, o custo computacional foi analisado apenas no caso do problema de compactação e subsidência. Além desses dois cenários, alguns casos foram apresentados e comparados com suas soluções analíticas. Os resultados obtidos, utilizando a técnica de acoplamento de malhas não-conformes mostraram-se em concordância com as soluções da literatura. Os casos apresentados nesta dissertação demonstram que os resultados provenientes da malha com elementos finitos de acoplamento condizem com as malhas sem o uso de elementos finitos de acoplamento. Além da boa qualidade dos resultados dessa técnica, a sua implementação é muito simples. FACEPE To meet global demand in the coming decades, the oil industry has been looking for new technologies to increase oil production. Waterflooding is one of the most commonly used techniques to recover the oil trapped in the reservoir. The physical mechanism of this process involves the displacement of immiscible fluids from the injection well to the production well. Injection of water with high temperatures leaves the porous media in a non-isothermal condition that will directly influence the viscosity and indirectly in the production of oil and also it influences the state of stress of the formation. In this work, a coupled thermo-hydro-mechanical formulation was applied to a porous media filled only with water using the finite element technique for coupling non-conforming meshes, implemented in the CODE_BRIGHT (COupled DEformation, BRIne, Gas and Heat Transport) to simulate the bi or tri-dimensional flow of fluids in the reservoir, and to analyze the effect of the injection of hot water on the stress of the elements around the injection and production well. In this work, were analysed the cases of vertical well, based on the Kirsch solution, the circulation of heated fluid in a pipe buried under sea, the Terzaghi's consolidation solution, Mandel, subsidence problem and reservoir compaction. In the pipe and subsidence problems, two scenarios were shown. The first one uses conventional finite element meshes, with transition elements between the formation and the reservoir due to the greater degree of refinement in the reservoir. The second one uses the technique of coupling finite elements of non-conforming mesh, the computational effort was analyzed only in the case of the compaction and subsidence problem. In addition to these two scenarios, some cases were presented and compared with their analytical solutions. The results obtained using the Coupling Technique of nonconforming meshes were in agreement with the solutions of the literature. The cases presented in this dissertation show that the results provided from the Mesh with Finite Elements coupling with the meshes without the use of Finite Elements coupling. Besides the good quality of the results of this technique, its implementation is very simple. 2019-03-19T21:33:16Z 2019-03-19T21:33:16Z 2018-02-23 masterThesis https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/29775 por openAccess Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ Universidade Federal de Pernambuco UFPE Brasil Programa de Pos Graduacao em Engenharia Civil
institution REPOSITORIO UFPE
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JOSEPH, Jean Baptiste
Análise termo-hidro-mecânica em meios porosos utilizando elementos finitos de acoplamento de malhas não-conformes
description Para atender à demanda global nas próximas décadas, a indústria do petróleo vem procurando novas tecnologias para aumentar a produção de óleo. A injeção de água é uma das técnicas mais utilizadas nesta indústria para recuperar o óleo aprisionado no reservatório. O mecanismo físico deste processo envolve o deslocamento de fluidos imiscíveis do poço injetor ao poço produtor. A injeção de água com altas temperaturas, deixa o meio em uma condição não-isotérmica que influencia diretamente a viscosidade e indiretamente a produção de óleo, além disso influencia o estado de tensões da formação. Neste trabalho aplica-se uma formulação termo-hidro-mecânica acoplada para um meio poroso preenchido unicamente com água, utilizando a técnica de elementos finitos para acoplamento de malhas não-conformes, implementada no código computacional CODE_BRIGHT (COupled DEformation, BRIne, Gás and Heat Transport) com objetivo de simular o fluxo bi ou tri dimensional do óleo e água em reservatório, e paralelamente analisar o efeito da injeção da água quente nas tensões dos elementos aos redores do poço injetor e produtor. Neste trabalho foram analisados os casos de poço vertical baseado na solução de Kirsch, circulação de fluido aquecido em tubulação enterrada no fundo do mar, solução de adensamento de Terzaghi, de Mandel, problema de subsidência e compactação de reservatório. Nos problemas de tubulação e de subsidência, dois cenários são analisados. O primeiro utiliza malhas de elementos finitos convencionais, com elementos de transição entre a formação e o reservatório devido ao grau maior de refinamento no reservatório. O segundo utiliza a técnica de acoplamento de malhas de elementos finitos de malhas não-conformes, o custo computacional foi analisado apenas no caso do problema de compactação e subsidência. Além desses dois cenários, alguns casos foram apresentados e comparados com suas soluções analíticas. Os resultados obtidos, utilizando a técnica de acoplamento de malhas não-conformes mostraram-se em concordância com as soluções da literatura. Os casos apresentados nesta dissertação demonstram que os resultados provenientes da malha com elementos finitos de acoplamento condizem com as malhas sem o uso de elementos finitos de acoplamento. Além da boa qualidade dos resultados dessa técnica, a sua implementação é muito simples.
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