Plastificação - MODELAGEM NUMÉRICA DE TENSÕES EM ANÁLOGOS DE

5. MODELAGEM NUMÉRICA DE TENSÕES EM ANÁLOGOS DE

4.3. RESULTADOS

4.3.2. Plastificação

O escoamento plástico representa as regiões onde o material se deformou de forma permanente (cor vermelha). Os valores da plastificação seguem os mesmos padrões que aquele apresentado pelo acumulo de RFS. No modelo 1 (Fig 5A) quase não aparece zonas com acúmulo de tensão. Porém, aparece uma quebra discreta nas pontas das fraturas, principalmente das fraturas NE, bem como na conexão destas com as fraturas NS. No modelo 2 (Fig 5B) a quebra ocorre na lincagem das fraturas de diferentes direções e as terminações das fraturas NE. O modelo 3 (Fig 5C), assim como no RFS, apresenta resultados semelhantes ao modelo 2: as fraturas maiores de direção NE-SW concentram a deformação. As zonas de plastificação

PPGG - UFRN 69 também ocorrem nas proximidades das maiores fraturas independente das direções. No modelo 4 (Fig 5D) a plastificação nas fraturas NW é controlada pelas fraturas NE.

Figura 4.5 - Resultados dos valores da Plastificação para as áreas alvos. A localização de cada área é mostrada na

Figura 1.

4.4. CONCLUSÕES

O conhecimento do controle estrutural sobre o processo de carstificação é de importância fundamental para a modelagem e planejamento da produção em reservatórios carbonáticos, principalmente quando esses são fraturados. Esse controle é capaz de criar zonas de forte incremento, se as fraturas forem abertas, do espaço permo-poroso em reservatórios, de forma concentrada ao longo da rede de fraturas. A relação dos parâmetros com a dissolução superficial

PPGG - UFRN 70 mostra relação entre a concentração da tensão com a formação de feições cársticas, como dolinas, cavernas e fraturas abertas. A modelagem numérica indica que comportamento mecânico das fraturas pré-existentes contribuem para o desenvolvimento do carste, podendo ser usado com ferramenta preditiva para a dissolução em reservatórios carbonáticos fraturados.

Agradecimentos

O presente trabalho faz parte do projeto “Projeto Avançado de Aquisição e Interpretação de Parâmetros para Caracterização e Modelagem de Reservatórios Carstificados – PROCARSTE” executado pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte e financiado pela Petrobras. A primeira autora agradece à Capes por sua bolsa de doutorado, ao Programa de Pós- Graduação em Geodinâmica e Geofísica e ao LABSIS pelas condições de trabalho.

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Capítulo 5

PPGG - UFRN 77

5. DISCUSSÕES E CONCLUSÕES

Como demostrando no início desse estudo, a previsão da porosidade e da permeabilidade em reservatórios carbonáticos naturalmente fraturados é uma tarefa desafiadora. A distribuição permo-porosa nas rochas carbonáticas é facilmente alterada, pois a alta susceptibilidade química dos carbonatos causa uma dinâmica de dissolução, reprecipitação e neomineralização ao longo das diferentes fácies que compõe o reservatório (Ehrenberg and Nadeau, 2006; Gale and Gomez, 2007; Jeanne et al., 2012; Silva, 2005). As descontinuidades presentes nestas rochas, como acamamento sedimentar e/ou fraturas tem grande importância no desenvolvimento de porosidade e permeabilidade secundária (Klimchouk, 2009; Robert G. Loucks, 1999). Além disso, muitas fraturas estão abaixo da resolução de imageamento dos métodos geofísicos, como eletro-resistividade e sísmica (Aydin, 2000; Bense et al., 2013; Faulkner et al., 2010).

As fraturas, por sua vez, podem nuclear e reativar formando condutos ou barreiras para o fluxo de fluido (Aydin, 2000; Baqués et al., 2010; Bertotti et al., 2017; Giuffrida et al., 2019; Peacock et al., 2017; Rotevatn and Bastesen, 2014). A concentração de fluxo de fluido ocorre porque as fraturas geram zonas de alta conectividade em unidades carbonáticas com matriz porosa mais baixa (Bauer et al., 2016; Dimmen et al., 2017; Rotevatn and Bastesen, 2014). As rochas ao redor da falha, na zona de dano, apresentam alta intensidade de fraturamento o que facilita a percolação de fluido, resultando na erosão diferencial, na dissolução da fratura e no desenvolvimento de feições cársticas (Agosta et al., 2010; Caine et al., 1996).

Neste contexto, esta Tese a partir das informações compiladas da literatura, dos resultados da análise estrutural e da modelagem numérica contribuíram para um melhor entendimento de como o campo de tensão (SHmax) atuante e as fraturas naturais influenciam no desenvolvimento

da distribuição da porosidade e da permeabilidade secundária, e como consequência na predição para o desenvolvimento de feições cársticas. Embora essa seja uma questão que ainda apresentam algumas incertezas, esses resultados corroboram aos trabalhos de outros autores, tal

PPGG - UFRN 78 como Bezerra et al., 2015, Bisdom et al., 2015, Carneiro et al., 2015, Fernandes et al., 2015, Rabelo et al., 2015.

A análise estrutural realizada a partir da interpretação de imagens VANT e dos dados de campo permitiu acompanhar como estruturas mesoescala, de aproximadamente 1 cm, foram reativadas para formar estruturas em macroescala.

a) As estruturas NS e EW, compatíveis com os veios e estilólitos, foram reativadas e geraram estruturas decimétricas a métricas. O que resultou no aumento da porosidade das rochas carbonáticas (~10% de porosidade de matriz rochas), favorecendo o fluxo de fluido e a dissolução estruturalmente controlada da superfície e subsuperfície. b) As propriedades como frequência, abertura e interseção de fraturas, bem como,

acamamento sedimentar e inconformidades deposicionais, formam zonas de alta conectividade que interligadas leva ao aumento da permeabilidade e concentra o fluxo de fluido ao longo dessas descontinuidades.

c) O fluxo de fluido vertical, ao longo dos planos das fraturas, pode atingir a zona freática, onde o fluxo de água pode fluir ao longo dos planos deposicionais favorecendo a dissolução horizontal e o desenvolvimento de estruturas de colapso.

d) Os condutos estruturalmente controlados são compatíveis com as estruturas superficiais. Como exemplo: a galeria das cavernas e dolinas orientadas segundo a direção preferencial das fraturas superficiais (NS e EW), além da presença de fraturas alargadas pela dissolução.

A modelagem numérica, através dos resultados de dilatância e de plastificação dos modelos, mostrou resultados realistas, quando comparados a imagem VANT e mapa de dissolução de até 15 metros de profundidade, para o desenvolvimento de feições cársticas:

Nos modelos numéricos gerados os locais preferenciais para dilatação e plastificação ocorrem em função da direção preferencial, comprimento e zonas de conexão e interseção das fraturas.

PPGG - UFRN 79 e) Os locais com maiores valores de dilatância e escoamento plástico ocorrem onde as

fraturas são ortogonais à compressão máxima. Fraturas paralelas ao campo de tensão que sofrem interferência ou estão em zonas de ligação com fraturas de outras direções também apresentam zonas dilatadas.

f) Regiões com fraturas pequenas e orientações aleatórias apresentam valores baixos ou de inexistência de dilatância e de escoamento plástico.

g) Durante o processo de dilatância e de escoamento plástico a tensão acumulada ao longo das fraturas pré-existentes gerou zonas que propiciaram o aumento da porosidade e permeabilidade, favorecendo ainda, a percolação do fluido e o desenvolvimento cárstico.

O presente estudo é relevante para entender as relações do campo de tensão atual na evolução de estruturas em mesoescalas para o desenvolvimento do sistema cásrtico. Essa descoberta indica que as fraturas, veios e estilólitos, foram reativadas como falhas e formam condutos verticais responsáveis pela circulação do fluido desenvolvendo o carste. A presença de falhas normais nucleadas com mesma direção de estruturas em mesoescalas, condutos estruturalmente controlados e zonas vadosas e freáticas carstificadas confirmam a previsibilidade do fluxo de fluido nessas estruturas de resolução subsísmica.

Dados estruturais associados a modelagem numérica do comportamento das fraturas pré- existentes muito podem contribuir para o entendimento do desenvolvimento da porosidade e permeabilidade secundária nas rochas carbonáticas, bem como, no desenvolvimento de feições cársticas. Estas conclusões apresentam implicações para o fluxo de fluido em aquíferos, reservatório de petróleo, sequestro e armazenamento de CO2, mapas de risco ambientais ou de

contaminantes, bem como de vazamentos de resíduos radioativos.

Por fim, a autora dessa Tese espera que esses resultados estimulem o desenvolvimento de novas pesquisas relacionadas a predição do desenvolvimento cárstico, pois ainda existe a necessidade de novas interpretações nas mais variadas escalas. Por exemplo, a análise de

PPGG - UFRN 80 microestruturas através do estudo de lâminas delgadas, que pode contribuir com a compressão da origem das meso e macro-estrtuturas a partir das microestruturas, uma vez que este trabalho sugere a previsibilidade do carste a partir da evolução de estruturas com diferentes escalas. Além disso, estudos geofísicos, como GPR e sísmica, complementam os dados de afloramento fornecendo informações de subsuperfície, permitindo correlacionar de forma mais completa os diferentes estágios de evolução do carste.

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