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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.44.2020.tde-01092020-081943
Documento
Autor
Nombre completo
Thais Trevisani Moura
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2020
Director
Tribunal
Riccomini, Claudio (Presidente)
Almeida, Renato Paes de
Carvalho, Carlos Henrique Grohmann de
Mello, Claudio Limeira
Moraes, Anderson
Morales, Norberto
Título en portugués
Caracterização bidimensional de fraturas naturais de tração em bacias sedimentares: Algumas implicações para o fraturamento hidráulico estimulado
Palabras clave en portugués
Bacia do Paraná
Faixa Paraguai
Fraturamento hidráulico
Fraturas naturais
Resumen en portugués
Entender a natureza e a extensão das fraturas trativas de ocorrência natural em maciços rochosos é um fator relevante na orientação de operações de fracking, de modo a se estabelecer distâncias de separação seguras entre os alvos a serem estimulados e as rochas que se pretende manter íntegras. Assim, o objetivo deste trabalho é a caracterização estrutural das fraturas de tração em rochas sedimentares e ígneas presentes em bacias sedimentares brasileiras, de forma a delimitar bidimensionalmente as faixas de estruturas trativas, suas características de formação e condicionantes de propagação. Nesse sentido, foram estudadas fraturas de tração em litotipos que poderão ser envolvidos no processo de fraturamento hidráulico - basalto e rochas associadas da Formação Serra Geral; sucessões multicamadas de dolomito e folhelho da Formação Irati e arenito da Formação Raizama - em duas bacias sedimentares brasileiras: a Bacia do Paraná e a Bacia Alto Paraguai (bacia precursora da Faixa Paraguai). Na Formação Serra Geral, fraturas trativas concentram-se em faixas de direção N-S, estendendo-se de alguns quilômetros até dezenas de quilômetros, com profundidades mínimas de 150 m. Na Formação Irati, duas famílias de fraturas trativas foram identificadas: uma orientada a NE-SW, mais antiga, que indica uma reativação permotriássica, com circulação de fluidos, e uma mais nova, de idade cretácea, orientada a NW-SE. Essas últimas estendem-se horizontalmente por pelo menos 2,8 km. Entretanto, sua propagação vertical foi prejudicada pela interface mecânica dos folhelhos. No segmento norte da Faixa Paraguai, fraturas com marcas em plumas na Formação Raizama estão restritas à unidade estratigráfica. O maior segmento contínuo de faixas de fraturas tem direção WNW-ESE e aproximadamente 1,6 km, com profundidades entre 130 e 570 m. Nos casos estudados, a extensão vertical de fraturas naturais de tração é da mesma ordem de grandeza de exemplos previamente descritos na literatura. Por outro lado, a extensão horizontal é apreciável, da ordem de quilômetros, ainda que em certos casos não haja boa conexão vertical. A propagação e continuidade horizontal de fraturas naturais de tração é, portanto, um aspecto relevante a ser mais bem considerado no fraturamento hidráulico estimulado.
Título en inglés
Two-dimensional characterization of natural tensile fractures in sedimentary basins: some implications for stimulated hydraulic fracturing
Palabras clave en inglés
Hydraulic fracturing
Natural fractures
Paraguay Belt
Paraná Basin
Resumen en inglés
Understanding the nature and extent of natural fractures in rock massifs is a relevant factor in guiding fracking operations, in order to establish safe separation distances between the targets to be stimulated and the rocks that are intended to remain intact. Thus, this work aimed to the structural characterization of tensile fractures in sedimentary and igneous rocks present in Brazilian sedimentary basins, in order to delimitate the bands of tensile structures two-dimensionally, their formation characteristics and propagation conditions. In this sense, tensile fractures in lithotypes that could be involved in the hydraulic fracturing process were investigated - basalt and associated rocks of the Serra Geral formation; multilayer successions of dolomite and shale of the Irati formation and sandstone of the Raizama formation - in two Brazilian sedimentary basins: the Paraná Basin and the Alto Paraguay Basin (precursory basin of the Paraguay Belt). In the Serra Geral formation, fractures are concentrated in clusters trending N-S, having lengths ranging from a few kilometers to tens of kilometers in extent, with average depths of 150 m, reaching up to 300 m. In the Irati formation, two families of fractures were identified. An older one, oriented to NE-SW, which indicates a Permotriassic reactivation, with fluid circulation, and a newer one, of Cretaceous age, oriented to NW-SE. These NW-SE oriented fractures extend horizontally for at least 2.8 km. However, its vertical propagation was hindered by the shale's mechanical interface. In the Northern segment of the Paraguay Belt, tensile fractures with plumose marks in the Raizama formation are restricted to the stratigraphic unit. The largest continuous segment of fracture clusters present a WNWESE-oriented trending and approximately 1.6 km, with vertical extent ranging between 130 and 570 m. In all these cases, the vertical extent of natural tensile fractures is of the same order of magnitude as previously described in the literature. On the other hand, the horizontal extent is appreciable, on the order of kilometers, although in certain cases there is no good vertical connection. The propagation and horizontal continuity of natural traction fractures is, therefore, a relevant aspect to be better considered in stimulated hydraulic fracturing.
 
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Fecha de Publicación
2020-09-01
 
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