Rafael dos Santos Gioria.

O objetivo desta proposta de pesquisa é desenvolver algoritmos baseados em elementos finitos e diferenças finitas para resolver com eficiência e precisão problemas diretos e inversos associados à propagação de ondas viscoelásticas em meios anisotrópicos.

Convênio USP 1016518 / Processo Petrobras 2023/00234-3 / FUSP 4840Modelagem de fenômenos geológicos em subsuperfície consiste em um desafio de integração de dados, sobretudo por conta da complexidade da definição de incertezas. Isso ocorre dadas as particularidades de escala espacial, temporal e natureza dos dados. Um modelo de subsuperfície otimizado, baseado em diversos cenários e parâmetros, tem alto impacto nos processos decisórios relacionados à exploração e produção de petróleo e gás natural. A criação de bancos de dados estruturados, como os Geoespatial Data Cubes (Geo Data Cube - GDC), possibilita a assimilação de incertezas e vieses amostrais espaciais, bem como da multiescala na modelagem. A produção de dados prontos para uso, do inglês 'ready to use data', otimiza o fluxo de processamento e a geração de modelos classificatórios e preditivos por aprendizado de máquina, proporcionando acurácia estatística e geológica. Isso ocorre, sobretudo, se a construção desse banco de dados agregar, em sua estruturação, tanto os resultados geoestatísticos quanto o conhecimento de especialista. O fluxo de preparação do banco de dados e de processamento se torna reprodutível e passível de inspeção por ser desenvolvido em código livre, comentado e documentado. Esta pesquisa visa desenvolver uma sistemática integrativa, multiescala e n-dimensional para previsão de fenômenos geológicos que impactam na distribuição e/ou integridade dos elementos dos sistemas petrolíferos. Os modelos partirão de uma base de dados em formato GDC que integrará diferentes variáveis em escalas regional e local. A seleção de modelos será feita seguindo os paradigmas de aprendizado de máquina, envolvendo processos decisórios, mapas auto-organizáveis e redes neurais artificiais. Serão produzidos mapas de favorabilidade a fenômenos relacionados ao hidrotermalismo.

Convênio USP 1014753 / Processo Petrobras 2021/00239-0 / FUSP 3868 A transformação digital tem sido ferramenta relevante no aprimoramento de modelos que afetam diretamente no fator de recuperação dos campos de produção. Tecnologias integradas que envolvem mapas de mineralogia quantitativa e estudos de molhabilidade podem ser associadas a fluidos de diferentes composições existentes em reservatórios carbonáticos. A ação das composições da fase oleica e aquosa na tensão interfacial e no contato em superfícies com predominâncias mineralógicas mais abundantes no pré-sal demonstra relevante inovação passível de se tornar um produto tecnológico. Tal produto auxiliaria na caracterização da molhabilidade do reservatório alvo, com contribuições à escolha de métodos de recuperação e, consequentemente, ao aumento do fator de recuperação. Este projeto visa utilizar tecnologias integradas para avaliar a molhabilidade de rochas carbonáticas, correlacionando a mineralogia e a composição dos fluidos utilizados. Os experimentos, desenvolvidos em amostras do pré-sal, terão uma abordagem envolvendo a representatividade das unidades analisadas. As amostras de rochas com mineralogia controlada serão analisadas a partir do ângulo de contato em condições de alta pressão e alta temperatura (HPHT), bem como pela caracterização da tensão interfacial das fases aplicadas. Os cenários desenvolvidos em laboratório serão simulados e validados, tendo em vista a triagem computacional para composições diferentes e o entendimento dos mecanismos físico-químicos subjacentes em HPHT. Serão avaliadas a propagação e diminuição das incertezas de propriedades não acessíveis ou de difícil medição com base em simulação e estudos de sensibilidade. As amostras serão agrupadas por similaridade onde será sugerida a amostra mais representativa em cada grupo de amostras similares. Os resultados desta pesquisa pretendem fornecer parâmetros quantitativos relevantes às atividades de produção e ao aumento do fator de recuperação em reservatórios carbonáticos..

O foco desta pesquisa é investigar os fenômenos físicos que ocorrem em um poço de petróleo submetidos à injeção contínua de água acima da pressão de fratura. Compreender esses fenômenos é essencial para a operação segura de um poço injetor, pois os cenários de nucleação e propagação de fratura, se não forem devidamente compreendidos, podem comprometer a operação de segurança e a eficiência do campo. Muitos estudos estão em desenvolvimento sobre este assunto em diversos cenários, e o Método dos Elementos Finitos (MEF) é a ferramenta numérica mais comumente utilizada para modelar este fenômeno físico. Adicionalmente ao MEF, é parte do escopo deste trabalho acoplar Elementos Coesivos ao modelo desenvolvido devido ao problema inerente de múltiplas escalas. O objetivo é desenvolver uma aplicação computacional que represente o cenário proposto e seja capaz de avaliar o comportamento de geração e propagação de fraturas em diferentes situações operacionais

Esse Projeto de Pesquisa - Jovens Pesquisadores fornecerá foco e inovação para otimização de estruturas na indústria offshore. O projeto permitirá que isso seja alcançado fornecendo tempo e recursos humanos para desenvolver novos conhecimentos em otimização topológica multifísica com carregamentos dependentes do design estrutural. Métodos baseados em fronteiras bem definidas (variáveis de função level set e discretas) serão desenvolvidos para acomodar individualmente os diferentes tipos de carregamentos estáticos e dinâmicos impostos pelas condições offshore, incluindo pressão hidrostática, escoamento de fluidos (correntezas e ventos), interação com solo marinho, expansão térmica e acústica subaquática. As metodologias desenvolvidas serão então combinadas em casos de múltiplos carregamentos de forma a representar mais realisticamente o cenário offshore. Com uma duração de quatro anos, um time baseado em Santos-SP e colaboradores nacionais e no exterior, a pesquisa desenvolverá métodos e códigos computacionais para projetos estruturais inovadores em engenharia offshore.
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa.

Em um projeto de desenvolvimento de um campo de petróleo, as diferentes estratégias a serem adotadas desde a recuperação primária de petróleo até a terciária, devem levar em consideração as possíveis diferenças na molhabilidade. Tais diferenças além da influência da pressão e temperatura, podem ser ocasionadas pela mineralogia da rocha, pela composição química da fase óleo (componentes polares de natureza hidrofílica-hidrofóbica), pela composição da salmoura, pela morfologia na superfície dos poros e das fraturas e também, ou mesmo pela possível precipitação de compostos, tais como os asfaltenos. Todos esses fatores também podem ocasionar mudanças durante o ciclo de vida de um reservatório. A recuperação de petróleo a partir de reservatórios carbonáticos, normalmente molháveis ao óleo, fraturado, e de baixa permeabilidade, apresenta grandes desafios visto que, as taxas tendem a ser baixas, mesmo após o uso de técnicas de recuperação secundária. Nestes reservatórios, a matriz da rocha (poros) tende a reter o óleo por capilaridade, sendo dependente do tamanho dos poros, da tensão interfacial e do ângulo de contato. Adicionalmente, o aprisionamento do óleo na fratura representa aspecto de grande relevância. O projeto tem como objetivo geral avaliar a influência dos fatores petrofísicos, mineralógicos, de pressão e temperatura e químicos (fase oleosa e aquosa) nas alterações da molhabilidade em reservatórios carbonáticos, com vistas ao entendimento da distribuição dos fluídos e dos mecanismos que controlam sua retenção e recuperação.

projeto pretende-se investigar o problema de Vibração Induzida por Vórtices (VIV) em dois cilindros, com e sem strakes, imersos em correntes utilizando-se técnicas de Dinâmica dos Fluidos Computacional eficientes e que possibilitem a análise dinâmica de risers instalados em águas ultra-profundas. O projeto envolverá o desenvolvimento de modelo para análise de dois cilindros em tandem. Pretende-se estender modelo anteriormente desenvolvido para análise de um único cilindro, para casos com dois cilindros.

The RESEARCH CENTRE FOR GAS INNOVATION (RCGI) phase 1, sponsored by FAPESP and SHELL, has the mission to To develop research and innovation for the sustainable use of natural gas, biogas, hydrogen and abatement of CO2 emissions on a global scale. To spread awareness and awake Brazil and other countries to the economic and energetic potential of natural gas and hydrogen. Its vision is to be a world reference centre for fundamental and applied research related to natural gas, biogas, hydrogen and abatement of CO2 emissions and their contributions to the sustainability of the 21st century.
Member of project 8 - Numerical Modelling adn Simulation (concluded); project 6 - Adjoint based optimization of ANG storage (concluded). 
Coordinator in Project 38 - high efficiency ejector for gas compression (concluded).
The RESEARCH CENTRE FOR GREENHOUSE GAS INNOVATION (RCG2I) phase 2, sponsored by FAPESP and SHELL, Now, the RCGI aims to be a world-class Centre for advanced studies with a focus on innovation towards sustainability and mitigation of greenhouse gas emissions. The Centre complements Fapesp?s experiences in supporting high-level scientific research and technology development towards these fields.

It aims to establish a world-class Centre with research investigations, innovation and diffusion of knowledge to contribute worldwide with solutions for the great challenge humankind is facing in the 21st Century: Climate Change. In this venture, the Centre has five distinct, but complementary, research Programmes: Nature Based Solutions (NBS), Carbon Capture and Utilisation (CCU), Bioenergy Carbon Capture and Storage (BECCS), Greenhouse Gas (GHG) and Advocacy.
Member as an Associate Researcher.

Projeto em parceria com a British Gas. Início planejado em dezembro/2014 sob coordenação de C.P. Pesce.
Participação na co-coordenação com B.S. Carmo do grupo de simulações numéricas do escoamento ao redor do dispositivo, melhoras da geometria, e fornecer dados para a dinâmica estrutural.
Abordagem do projeto geral: Experimental tests in water channel, water tank and towing tank of LFDGS scaled models; CFD simulations of LFDGS models; Dynamical system simulations of LFDGS including umbilicals and towing system.
Resumo: Este projeto de P&D tem por objetivo estudar e avaliar o comportamento dinâmico e hidrodinâmico de novo veículo que portará fonte de baixíssima frequência (SURDO) durante operação de reboque para aquisição sísmica marítima. Este estudo será realizado através de modelos matemáticos, de simulações computacionais e de testes de laboratório com modelos do protótipo em diferentes escalas reduzidas. As informações obtidas darão subsídios ao grupo de pesquisa responsável pelo projeto e construção do protótipo (SENAI-CIMATEC, Salvador) visando à segurança da operação, através do desempenho hidrodinâmico adequado e da estabilidade dinâmica do sistema.

Com a retomada do programa de projeto e construção de submarinos com propulsão nuclear, a Marinha do Brasil vê-se com a necessidade de construir novos laboratórios e instalações para suprir a demanda tecnológica que um projeto desta magnitude requer. Cria-se, então, o LABHIDRO da Marinha do Brasil, que contará com três laboratórios hidrodinâmicos de grande porte e última tecnologia: um tanque de reboque, um tanque de manobras e um túnel de cavitação. Este estudo se enquadra no projeto do Túnel de Cavitação do LABHIDRO (TC). O projeto hidrodinâmico e acústico de um túnel de cavitação exige cuidados especiais no estudo das geometrias dos elementos internos como: contração, difusores, bomba, aletas defletoras, colméias, dentre outro. Contudo, não basta que o escoamento interno seja bem comportado e controlado, mas que o nível de ruído na seção de testes seja o menor possível. De fato, além do projeto hidrodinâmico do túnel, é necessário um detalhado estudo hidroacústico que envolve, inclusive, técnicas de absorção e redução de ruído.

Participou da coordenação do grupo de trabalho de Aeroacústica computacional (CAA): atividades de reunir contribuições do projeto e atividades técnicas em ruido de flaps e trem de pouso. 
Temas: Aeroacústica computacional (CAA), modelos analíticos e empíricos.
Resultou em um pedido de patente.

Coordenador do grupo responsável pelas simulações de CFD do projeto e pela integração de códigos de CFD ao código estrutural.
Investigar e desenvolver novos modelos preditivos de Vibração-Induzida pelo
Escoamento (VIV) para análise do comportamento dinâmico de risers. Os modelos desenvolvidos utilizarão técnicas avançadas de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) e serão integrados com o código ANFLEX através da criação de novos módulos para cálculos dos coeficientes hidrodinâmicos. Com o desenvolvimento dos novos módulos de CFD propostos neste projeto, o código ANFLEX passará a ter capacidade de realizar análises de VIV com diferentes características, desde aquelas com o a uso de métodos simplificados de CFD até o caso de utilização de métodos de ordem elevada de precisão e com concepções diferentes como o LBM.

Simulações numéricas. Investigar a influência de mecanismos atenuadores de VIV e utilização destes em cilindros com elevada razão de aspecto.

Dinâmica dos fluidos computacional (CFD) e estabilidade hidrodinâmica. A síntese do projeto foi o desenvolvimento de um método de análise que possibilitasse estimar a vida útil de "risers" e oleodutos quando sujeitos a correntes marítimas. A intenção deste projeto foi agrupar uma equipe técnica que esteve envolvida, ao longo do tempo com o problema de VIV e proposto soluções parciais segundo uma das abordagens citadas.