Modelos de fracturas discretas para la simulación de flujo monofásico en medios porosos fracturados

Abstract

La motivación fundamental de este trabajo fue la construcción de modelos determinísticos de fractura discreta a través de la aplicación de una metodología sistemática de la modelación. Para la construcción de estos modelos resulta fundamental el uso de elementos del método de descomposición de dominio, así como de la teoría de la mecánica de los medios continuos. Con este fin se hace una revisión de la teoría pertinente para la formulación de los modelos matemáticos de los sistemas continuos desde un enfoque axiomático, así como del método de elemento finito necesario para implementar los modelos en la plataforma numérica COMSOL Multiphysics. En particular, se construyen modelos de fractura con enfoque discreto y se estudia el comportamiento del flujo de fluidos en términos de presión y velocidad. Los experimentos numéricos arrojaron un comportamiento consistente con el planteamiento matemático de los modelos. El comportamiento de los modelos, desde el punto de vista del flujo, se analizó empleando estos resultados y se compararon considerando varias orientaciones de la fractura. Se observó consistencia cualitativa entre los resultados obtenidos con los modelos construidos. Finalmente, se obtuvieron conclusiones sobre el comportamiento del flujo para cada uno de los modelos, así como su dependencia a la dirección preferencial del flujo. Los resultados obtenidos sientan precedente metodológico para modelar medios porosos fracturados y el flujo a través de ellos, discretizando geometrías complejas con una representación explícita y precisa de las fracturas de manera práctica. Este trabajo sienta las bases para la extensión de los modelos desarrollados a un mayor número de dimensiones, así como para su aplicación a redes de fracturas que surgen en el contexto de yacimientos naturalmente fracturados.