تأثیر پارامترهای الاستیک لایه ها بر نحوه ی گسترش شکست هیدرولیکی با استفاده از روش ناپیوستگی- جابجایی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

چکیده

شکست هیدرولیکی به عنوان روشی برای تحریک مخازن نفتی به عوامل مختلفی از جمله خصوصیات محیطی که شکستگی در آن رشد می­کند بستگی دارد. خصوصیات مکانیکی لایه­ها به عنوان یکی از مهم‌ترین پارامترهای تأثیرگذار بر روند پیشروی شکست هیدرولیکی و هندسه‌ی آن شناخته می­شوند. در این تحقیق با تغییر پارامترهای مقاومتی محیط دربرگیرنده‌ی شکست هیدرولیکی، فرآیند گسترش شکست هیدرولیکی در محیط‌های چند لایه(محیط نرم و سخت) و تحت تأثیر پارامترهای الاستیک، مورد ارزیابی قرارگرفته است. بدین منظور روش المان مرزی بر اساس فرمول‌بندی ناپیوستگی- جابجایی برای حل گسترش شکست هیدرولیکی در سازندهای لایه­ای مورد استفاده قرار گرفت. از المان‌های مرتبه‌ی بالا برای مدلسازی مرز ترک و محیط به همراه المان نوک ترک برای افزایش دقت این روش عددی ارائه‌شده در محیط­های ناهمگن(2DFPM) استفاده‌شده است. صحت روش عددی ارائه‌شده در مدلسازی مواد ناهمگن، به وسیله‌ی تعدادی مسئله‌ی دارای حل تحلیلی تأیید گردید. در این مطالعه تنش‌های کششی ایجادشده در امتداد فصل مشترک به همراه فاکتور شدت تنش موجود در نوک ترک برای بررسی رفتار گسترش شکست هیدرولیکی در شرایط مختلف محاسبه گردیدند. نتایج نشان می­دهد که بسته به وضعیت قرارگیری شکست هیدرولیکی نسبت به فصل مشترک (عمود، گذرنده و موازی) و همچنین پارامترهای محیط در برگیرنده‌ی شکستگی، میزان فاکتور شدت تنش ایجادی در نوک ترک و تنش­های کششی در امتداد فصل مشترک متفاوت خواهند بود، که این دو پارامتر امکان گسترش شکستگی و یا احتمال توقف آن را تعیین می‌نمایند. همچنین میزان بازشدگی شکست هیدرولیکی به خصوصیات الاستیک لایه‌ها وابسته بوده و تغییر خصوصیات الاستیک لایه­ها می­تواند هندسه شکستگی را تحت تأثیر قرار دهد. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Effect of Layers Elastic Parameters on Hydraulic Fracturing Propagation Utilizing Displacement Discontinuity Method

نویسندگان [English]

  • Mahmood Behnia
  • Kamran Goshtasbi
  • Mohammad Fatehi Marji
  • Aliakbar Golshani
چکیده [English]

Hydraulic fracturing as a method for reservoir stimulation depends on the properties of the media that fracture propagates in it. The elastic properties of layers greatly affect the geometry and propagation of hydraulic fractures. In this research study, the hydraulic fracturing propagation in multi-layered media (stiff and soft) with different elastic properties is investigated. Therefore, boundary element method based on the displacement discontinuity formulation is presented to solve general problems of hydraulic fracturing propagation in layered formations. The crack tip element and a higher order boundary displacement collocation technique are used to increase the accuracy of the method (2DFPM) in modeling of non-homogenous media. The stress intensity factor and tensile stress near the crack tip under different elastic modulus are evaluated to study the hydraulic fracture propagation. Related to the position of the fracture with interface (vertical, intersect and parallel) these factors have different values and finally, they control the fracture propagation. In comparison between the width of fractures in soft and stiff layers, the study displays that the fracture width in soft layers is greater than width of fracture in stiff layers. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydraulic Fracturing
  • layered formation
  • fracture propagation
  • Displacement Discontinuity Method