Reativação de Falhas em Travertino e Seu Impacto na hidráulica Transmissibilidade

Reativação de falhas em travertino e seu impacto na hidráulica Transmissibilidade: experiências laboratoriais e estruturas de mesoescala

Resumo: Foram realizadas experiências de cisalhamento direto para investigar o efeito da falha e reativação no Características hidromecânicas de falhas em amostras de carbonatos continentais. A rocha testada é um travertino de continental, Microbiana com um teor de calcite de 99% em peso, com uma textura fortemente laminada. As análises das amostras intactas e cortadas
Realizada por tomografia computadorizada de raios X (TC) revelou que a porosidade é composta principalmente de poros subplanares E vugs. A permeabilidade é elevada ao longo das laminagens, controlada por poros interligados e fraturas. O travertino é um Analógico litológico para as rochas do reservatório de petróleo pré-sal Aptian encontradas nas bacias offshore do Atlântico Sul. Três amostras, com Dimensões de 240 × 110 × 150 mm, foram cisalhadas até um deslocamento máximo de 120 mm sob diferentes níveis de tensão vertical (6-45 MPa), resultando na formação de cavidades de falha cataclástica cercado por uma rede de fraturas densas. Um novo método experimental foi usado para reativar artificialmente a falha executando carregamento vertical cíclico em diferentes deslocamentos por cisalhamento numa amostra previamente cortada, mantendo um diferencial de poro pressão constante ao longo do ensaio.

As respostas de fluido poroso na zona de falha foram monitoradas continuamente durante ambas deformações (transmissibilidade dinâmica) E períodos de retenção (transmissibilidade estática). Os resultados mostram que a transmissibilidade reduz em todas as amostras para os valores das tensões verticais efetivas aplicadas e durante o ensaio de cisalhamento. A transmissibilidade estática também diminui com o tempo, o que pode ser resultado da deformação de fluência ou do bloqueio de canais de poros com material das cavidades (gouge). Nossos resultados indicam que uma vez que as cavidades são desenvolvidas no núcleo de uma zona de falha de um carbonato, a transmissibilidade dinâmica através dessa falha é permanentemente diminuída, com pouca dependência da cinemática subseqüente de reativação, ou mudanças nas tensões, desde que a zona  da cavidade (gouge) não seja violada por uma nova estrutura.

Recebido em 8 de fevereiro de 2016; Revisto em 27 de abril de 2016; Aceito em 5 de maio de 2016

As falhas são freqüentemente observadas em reservatórios de petróleo e gás armazenados em carbonatos, e ainda suas propriedades hidromecânicas têm sido pouco estudadas
comparadas com falhas em reservatórios siliciclásticos. Além disso, está claro que falhas favoráveis  e relativamente fracas (baixa Coesão) podem ser reactivadas em resposta a uma alteração  das tensões efetivas do reservatório durante a produção de hidrocarbonetos, ou durante a Injeção de fluido para recuperação de óleo melhorada ou para sequestro de CO2.

A reativação de defeitos geológicos durante a injeção do reservatório é Considerado um fator limitante para as injeções de pressões admissíveis em campos de Hidrocarbonetos. Se a poro-pressão aumentar no reservatório, as tensões efetivas no plano de falha diminui e se, como consequência, a condição de ruptura de Mohr-Coulomb para o plano da falha for atingido, então a reativação ocorrerá. As falhas também podem reactivar durante a depleção do reservatório, mesmo que as tensões efetivas aumentem, porque a mudança de tensão horizontal não Equilibra as alterações de tensão verticais e, consequentemente, o círculo de Mohr de tensões pode se expandir para interceptar o envelope de falha de cisalhamento de um Plano de falha enfraquecido (Zoback et al., 2001, Hawkes et al., 2005; Nacht et ai. 2010).

Há muitos riscos possíveis que foram associados como resultado Reativação de falha: por exemplo, falhas em poços e colapso de cavidades por cisalhamento (Bruno 1992, Dusseault et al., 2001), vazamento de fluido para a superfície (Rinaldi et al., 2014), o fluido escapa para
Camadas e subsidência do solo (Feignier & Grasso, 1990). Estes Problemas poderiam ser mitigados levando-se em conta a reativação Tendência de falhas mapeadas para melhor localizar poços e
(Fossen & Bale 2007, Zhang et al., 2009, Cappa & Rutqvist 2011; Rath et ai. 2011; Cilona et ai. 2012; Serra De Souza Et ai. 2014), e compreender a ligação entre a injecção/
Produção e a resposta geomecânica subterrânea.

Foram realizados extensos estudos sobre a sismicidade induzida Resultado da injeção e produção de fluido no subsolo (Segall 1992; Wiprut & Zoback 2000; Chan & Zoback 2007; Ellsworth 2013;
Sanz et ai. 2015). Esses estudos demonstram que o número de Eventos sísmicos próximos à produção de campos de petróleo e gás Aumenta significativamente devido às mudanças no reservatório. Durante o esgotamento e injeção. Grandes eventos sísmicos
(Magnitude> M 0 = 3,0) são, no entanto, geralmente limitados a casos de Injecção profunda de volumes de fluidos muito grandes ou termoporelásticos Interações associadas à injeção de fluidos mais frios (ou cessação Injeção) em reservatórios geotérmicos.
Independentemente de como a reativação de falha é acionada, e O deslizamento é sismogênico, tem sido comummente assumido que o A permeabilidade à falha aumentará (em várias ordens de grandeza) e A sua capacidade de vedação irá quebrar durante um evento de reactivação.
Isto quer dizer que a contenção de fluidos será comprometida mesmo Original foi selada por justaposição lateral ou pela baixa Permeabilidade do material de goivagem dentro da falha, que pode ou Podem não ser cimentadas (Jolley et al., 2010, Bastesen et al., 2013).
As zonas de falha são estruturas complexas, que geralmente incluem Um núcleo de falha (FC) e uma zona de dano (DZ), com mecânica distinta E propriedades de permeabilidade (Sibson 1977, Chester et al., 1993; Vermilye & Scholz 1998; Gudmundsson 1999, 2000; Faulkner
Et ai. 2003, 2010; Wibberley & Shimamoto 2003; Cappa et ai. 2007; Mitchell & Faulkner 2009; Bense et ai. 2013; Choi et ai. 2016). O núcleo da falha é reconhecido como uma alta tensão, low-
Permeabilidade da zona de falha caracterizada pela presença de De uma rocha finamente comminuted conhecida como gouge. A zona de dano, Presente em um ou ambos os lados do núcleo da falha, é caracterizada Macroscópica. Dependendo da litologia de host-rock, Dimensões da falha e movimento, a permeabilidade da zona de falha Pode variar drasticamente, fazendo com que a zona aja como uma barreira para o fluxo
Ou como uma conduta fluida (Caine et al., 1996). Para avançar na nossa compreensão da reativação de falhas em carbonatos Rochas e seu impacto no fluxo de fluidos em reservatórios, uma
Foram realizadas experiências de cisalhamento hidromecânico usando CSIRO equipamento de cisalhamento direto para criar um núcleo de falha (FC) e zona de dano (DZ) em amostras naturais de rochas de travertino. A falha-núcleo e danos- Foram criadas por cisalhamento de amostras intactas ini- Deslocamentos máximos de 120 mm. Nós imitamos falha reactiva-
Aplicação da descarga cíclica e do recarregamento da carga Tensão vertical (entre 6 e 45 MPa) a vários níveis de deslocamento Mentos. Em uma experiência, o sentido de cisalhamento em uma amostra defeituosa Contendo uma camada de gouge bem desenvolvida foi invertida para simular
Completa inversão de falhas. Investigar diferenças potenciais Entre transmissibilidade estática e dinâmica, Intervalos de espera foram aplicados durante os testes enquanto
Continuamente o fluxo de fluido através dos Falha
Esses procedimentos experimentais visavam simular a Mudanças de estresse eficazes e reversões cinemáticas em um não cimentado, Carbonate gouge-cheio falha núcleo.