کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
8124537 1522771 2018 46 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
A study of 3D modeling of hydraulic fracturing and stress perturbations during fluid injection
ترجمه فارسی عنوان
مطالعه مدلسازی سه بعدی شکستگی هیدرولیکی و اختلالات تنش در حین تزریق مایع
کلمات کلیدی
شکستگی هیدرولیکی، راه اندازی اختلال استرس
ترجمه چکیده
در این مقاله، توسعه شکست هیدرولیکی و تاثیر بالقوه آن در بروز اختلالات تنش کششی و تحریک شکست مورد بررسی قرار گرفته است. شکست هیدرولیکی در حین تزریق مایع با یک روش عددی دیجیتال هیدرومکانیکی کاملا متحرک در یک گرانیت همگن بدون (از جمله سنگ نابجا) و با شکستگی های قبل وجود دارد. نتایج مدل ها نشان می دهد که چگونگی شکستگی های پیشین بر سرعت رشد، انباشت جابجایی و تعامل بین شکستگی های ناشی از هیدرولیک و مکانیکی تاثیر می گذارد. در مدل سنگ های مصنوعی، شکستگی هیدرولیک دایره ای به علت شکست های کششی پیوسته به حداقل استرس اصلی می رسد. طول اندازه گیری شکست هیدرولیکی به عنوان قدرت کسر زمان برای نرخ تزریق ثابت افزایش می یابد و حداکثر دیافراگم با طول مثبت رابطه دارد. اختلالات استرس مشاهده شده در مدل، تسریع کشش و برش در راهنمایی شکستگی هیدرولیکی، اما شکست در نزدیکی دیواره شکستگی را مهار می کند. ما انتظار داریم که میکروسیمنیته در نزدیکی نوک شکستگی متمرکز شود، با شکل خطی بیشتری، با فرض فرونشاندن فشار ناگهانی منافذ. رفتار مشابه رفتار شکست هیدرولیکی در یک مدل با شکستگی های پیشین وجود دارد که به تزریق مایع جدا شده اند. در مقابل، نشت مایع در یک مدل با شکستگی طبیعی متصل می شود. این به شدت بر رشد شکست هیدرولیکی اثر می گذارد، با افزایش طول شکست به صورت خطی با زمان و با انحراف محدود بسیار محدود است که در طول زمان ثابت است. در این مورد ما کاهش قابل توجهی از اختلال تنش کششی را توصیف می کنیم و انتظار می رود که ابر از ابررایانه های بیضوی کوچکتر از نقطه تزریق رشد کند. چنین امضا های معمولی می تواند برای تفسیر تغییر شکل در حال تغییر در سنگ در روش های طبیعی شکستگی هیدرولیکی استفاده شود. این نتایج، انتظارات تحلیلی را تایید می کند و بینش های مربوط به تغییر شکل سنگ در شکستگی هیدرولیکی طبیعی را نشان می دهد.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه علوم زمین و سیارات زمین شناسی اقتصادی
پیش نمایش مقاله
مطالعه مدلسازی سه بعدی شکستگی هیدرولیکی و اختلالات تنش در حین تزریق مایع
چکیده انگلیسی
This paper investigates a hydraulic fracture development and its potential impact in terms of elastic stress perturbations and fracture triggering. The hydraulic fracture is simulated during fluid injection with a fully coupled hydromechanical 3D discrete-element method in a homogeneous granite without (i.e. intact rock) and with pre-existing fractures. The results of the models show how pre-existing fractures affect the growth rate, the accumulation of the displacement and interaction between hydraulic and mechanically-induced fractures. In the intact rock model, a circular hydraulic fracture grows normal to the minimum principal stress due to successive tensile failures. The measured length of the hydraulic fracture increases as a fractional power of time for a constant injection rate and the maximum aperture is positively correlated to the length. Stress perturbations observed in the model promote tensile and shear failure at the hydraulic fracture tips, but inhibit failure near the fracture walls. We expect microseismicity to be concentrated near the fracture tip, with a more linear shape, assuming negligible pore pressure diffusion. Similar hydraulic fracture behavior is observed in a model with preexisting fractures disconnected to the fluid injection. Conversely, fluid leakage occurs in a model with connected natural fractures. This strongly impacts the growth of the hydraulic fracture, with a fracture length increasing linearly with time, and a very limited fracture aperture that is essentially constant over time. In this case we describe a significant reduction of the elastic stress perturbation and a more elliptically microseismic cloud is expected to grow away from injection point. Such typical signatures can be used for interpretation of ongoing rock deformation in natural hydraulic fracture treatments. These results confirm analytic expectations and give insights into rock deformation occurring in natural hydraulic fracturing.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Petroleum Science and Engineering - Volume 170, November 2018, Pages 829-843
نویسندگان
, , ,