مدلسازی عددی فرآیند شکافت هیدرولیکی سنگ در محیط ناپیوسته بوسیله نرم افزار pfc

ایجاد شکست کششی بر روی دیواره چاه و یا نوک شکستگی اولیه موجود و گسترش آن در سنگ، که در نتیجه فشار حاصل از سیال بر روی دیواره قسمتی از چاه و یا شکستگی صورت می?گیرد، را شکافت هیدرولیکی می?گویند. این روش یکی از تکنیک?های تحریک چاه? بوده که برای مخازنی با نفوذپذیری کم تا متوسط که اگر با روش اسیدی تحریک شوند، نرخ تولید اقتصادی را فراهم نمی?کنند، مناسب است. به دلیل اهمیت مکانیزم شروع و گسترش شکست هیدرولیکی در بهبود استخراج نفت و گاز از داخل چاه حفاری، در سال های اخیر تلاش های بسیاری برای مدلسازی این فرآیند صورت گرفته است. در این بین فهم بهتر فرآیند ایجاد و یا گسترش ترک در مدل هندسی با شکل نزدیک به واقعیت که در روشهای بکار رفته قبلی انجام نشده است، هدف انجام این تحقیق میباشد. از اینرو در این مطالعه، ابتدا با استفاده از نرم افزار المان مجزای pfc3d در مدلی با مقیاس آزمایشگاهی و با استفاده از داده های اطلاعاتی مخزن نفت اهواز - بنگستان، فرآیند مربوط به امکان شروع شکستگی و تاثیر پارامتر میدانی رژیم تنش برجا، بر روی عملکرد این فرآیند بررسی شده است. سپس این پدیده در اندازه نمونه بلوکی و با استفاده از نرم افزار المان مجزای سه بعدی 3dec، با استفاده از تکنیک درزه های ساختگی مدلسازی شده و مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تأثیر پارامترهای عملیاتی فرآیند شکست هیدرولیکی از قبیل گرانروی و نرخ تزریق سیال و نیز اثر رژیم تنش برجا، بر روی عملکرد این فرآیند مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از مدلسازی بوسیله ی نرم افزار pfc3d نشان می دهد که شکستگی حاصل در راستای تنش بیشینه ی افقی برجای منطقه گسترش می یابد. علاوه بر این، تحلیل حساسیت صورت گرفته با استفاده از نرم افزار 3dec نشان می دهد که با افزایش گرانروی سیال تزریقی سرعت گسترش شکاف هیدرولیکی کاهش، میزان بازشدگی درزه ها افزایش و تمرکز فشار اطراف چاه و رشد شکستگی در جهت تنش کمینه ی برجا افزون می گردد. از سوی دیگر افزایش نرخ تزریق سیال تزریقی باعث افزایش سرعت گسترش شکست هیدرولیکی، افزایش فشار سیال تزریق و افزایش جابجایی های القایی ناشی از فشار سیال، بر روی دیواره ی چاه می گردد. تحلیل حساسیت مربوط به نسبت تنش های برجای افقی نیز بیانگر این موضوع است که با افزایش نسبت تنش بیشینه ی افقی به تنش کمینه ی افقی، فشار در جهت تنش بیشینه افزایش و در راستای دیگر شدیداً کاهش می یابد. در مورد میزان جابجایی های به وجود آمده نیز بدون در نظر گرفتن حالت تنش افقی یکسان، مقادیر جابجایی ها در جهت تنش کمینه ی افقی افزایش و در جهت تنش بیشینه ی افقی،کاهش می یابد. در حالت حاکم بودن شرایط تنش برجای افقی یکسان، فشار و جابجایی بدست آمده برای نقاط پایش در هر چهار جهت بسیار بیشتر از دیگر حالات تنش می باشد و رشد شکستگی در هر چهار جهت تقریباً متقارن می باشد.