IMPLEMENTAÇÃO DE UM MODELO CONSTITUTIVO PARA O TRATAMENTO DE PORO-COLAPSO EM MEIOS POROSOS
Autor
Nestor Oscar Guevara Junior
Resumo
Neste trabalho apresenta-se uma implementação computacional com o Método dos Elementos Finitos, que trata o problema de colapso de poros presente em rochas porosas e inconsolidadas. Utilizamos um modelo elasto-plástico com uma superfície de escoamento suave limitada na pressão hidrostática de compressão. Esta é formada pela associação da superfície clássica de Mohr-Coulomb e uma superfície de fechamento denominada cap. Eliminaram-se as descontinuidades na interseção das superfícies, possibilitando um ganho computacional. A formulação utilizada considera o regime das pequenas deformações e deslocamentos, o fluxo é associativo e o problema estático. Para calibrar o modelo analisamos três problemas de engenharia: capacidade de carga de uma sapata corrida, poço de petróleo horizontal e por último um poço multilateral.
Abstract
This work addresses the computer implementation of a constitutive model for dealing with materials presenting a pressure-limited failure envelope in stress space. Such behavior may phenomenologically translate pore/matrix collapse in porous materials or unconsolidated (low cohesion) aggregates. A porous rock for the former and sandstone for the latter are usual instances. This representation in Haigh-Westergaard stress space uses an ellipse with a smoooth apex lying on the compressive, hydrostatic axis and tangent to a modified Mohr-Coulomb surface (a cap-model). The implementation was accomplished in the framework of small displacements, infinitesimal strains and standart finite element formulation. It uses an ellipse with one apex on the hydrostatic axis The model is fully 3D and the numerical examples address some problems of interest for engineering practice: the bearing capacity for a shallow foundation and wellbore stability analyses for both a horizontal well and a multilateral well, during drilling phase and hydrocarbono production phase.
