Seminário de Avaliação - Série A: A Multiscale Model for Flow in Karstified Carbonate Reservoirs using Two-Level Upscaling and Surrogate-Based Transmissibilities under Geomechanical Effects

Orientadores:
Marcio Arab Murad - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC
Josué dos Santos Barroso - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC
Patricia de Araújo Pereira - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC

Banca Examinadora:
Marcio Arab Murad - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC (presidente)
Diego Tavares Volpatto - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC
Leonardo José do Nascimento Guimarães - Universidade Federal de Pernambuco - UFPE

Suplentes:
Júlio de Castro Vargas Fernandes - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC

Resumo:

Reservatórios carbonáticos são frequentemente caracterizados pela presença de feições cársticas resultantes de processos de dissolução química ao longo do tempo geológico. Tais feições tendem a influenciar os mecanismos de armazenamento e escoamento de fluidos e introduzem elevada heterogeneidade geométrica e hidráulica associada ao carste, dificultando sua incorporação direta em modelos macroscópicos de simulação de reservatórios. Na literatura, diferentes estratégias têm sido propostas para representar o carste em modelos de escoamento em meios carbonáticos, como os modelos de dupla e tripla porosidade/permeabilidade, nos quais as propriedades cársticas são incorporadas aos contínuos de fraturas e matriz, e as formulações de dimensão mista, que representam a rede de condutos por meio de equações de escoamento acopladas 3D/1D. Mais recentemente, modelos do tipo Embedded Discrete Karst Model (EDKM), derivados do paradigma EDFM, representam explicitamente os condutos por meio de uma segunda malha, acoplada à matriz via conexões não vizinhas usando transmissibilidades obtidas analiticamente. Tais formulações, entretanto, baseiam-se em hipóteses de perfis de pressão localmente lineares e geometrias idealizadas, adequadas para fraturas planas, mas limitadas frente à geometria irregular, tortuosa e tridimensional típica dos condutos cársticos, motivando o desenvolvimento de estratégias alternativas para o cálculo consistente dessas transmissibilidades. Neste contexto, a pesquisa tem como objetivo obter estimativas fisicamente consistentes das transmissibilidades de troca entre condutos cársticos e a matriz porosa. Para esse fim, é proposta a formulação do Multiscale Embedded Discrete Karst Method (MsEDKM), um arcabouço multiescala que combina uma homogeneização geométrica com um procedimento de flow- based upscaling. No upscaling micro-meso, geometrias cársticas complexas são substituídas por Cilindros Elípticos Equivalentes construídos a partir dos momentos princ ipais de inércia, enquanto no upscaling meso-macro as transmissibilidades são obtidas por simulações numéricas. Um modelo substituto é treinado a partir de um amplo conjunto de simulações mesoscópicas, reduzindo o tempo de pré-processamento das transmissibilidades. Assumindo o estado de pequenas deformações, efeitos geomecânicos serão incorporados por meio de um esquema de pseudoacoplamento, no qual as propriedades hidráulicas, geométricas e, por consequência, as transmissibilidades passam a depender do estado de tensão. Simulações macroscópicas simplificadas serão utilizadas para comparação direta entre modelos com e sem a consideração de efeitos geomecânicos. Até o momento, foram implementados e validados o procedimento de upscaling geométrico e o modelo substituto, bem como realizados testes macroscópicos preliminares que indicam a consistência física do método proposto.