Thermoelastic effect in porous media: dispersion and attenuation analysis

Abstract

Abstract. The theory of thermoelasticity for saturated porous media correlates the heat equation with the poroelastic equations through the coupling between the fields of mechanics deformations and temperature. This theory is widely used in the analysis of high pressure and high temperature reservoirs and other areas of knowledge. We analyze the dispersion and attenuation of the thermoelastic waves depending on the time frequency, thermic, and petrophysical parameters of a medium. Three different poroelastic models coupled with the hyperbolic heat equation are considered: the Biot models, with and without viscous dissipation, and the Biot-JKD model, which involves the dynamic permeability of the rock.

Keywords: thermoelastic coupling; hyperbolic heat equation; Biot/Biot-JKD equations; thermic and petrophysical parameters; dispersion and attenuation effect

Efeito termoelástico em meios porosos: Análise de dispersão e atenuação

Resumo. A teoria da termoelasticidade para meios porosos saturados correlaciona a equação do calor com as equações poroelásticas através do acoplamento entre os campos de deformações mecânicas e temperatura. Esta teoria é amplamente utilizada na análise de reservatórios de alta pressão e alta temperatura e em outras áreas do conhecimento. Analisamos a dispersão e atenuação das ondas termoelásticas em função da frequência temporal, parâmetros térmicos e petrofísicos de um meio. São considerados três diferentes modelos poroelásticos acoplados à equação do calor hiperbólico: os modelos Biot, com e sem dissipação viscosa, e o modelo Biot-JKD, que envolve a permeabilidade dinâmica da rocha.

Palavras-chave: acoplamento termoelástico; equação de calor hiperbólico; equações Biot/Biot-JKD; parâmetros térmicos e petrofísicos; efeito de dispersão e atenuação.