اثر تنش حرارتی بر فشار شکست و تنش های اصلی در فرآیند ایجاد شکست هیدرولیکی در محیط سنگی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)

2 دانشگاه ین المللی امام خمینی (ره)

10.22107/jpg.2021.253861.1127

چکیده

ﻣﻴﺰان ﺗﻮﻟﻴﺪ ﭼﺎه ﻫﺎی ﻧﻔﺘﻲ ﺗـﺎﺑﻊ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫـﺎی ﻣﺘﻌـﺪد ﻣﺨﺰﻧـﻲ از ﺟﻤﻠﻪ ﺗﺮاواﻳﻲ سنگ است. شکستگی ها نقش مهمی در تراوایی سنگ دارند. ﭼﻨﺎﻧﭽــﻪ ﺑﺘــﻮان در ﺳــﻨﮓ ﻣﺨــﺰن ﺷﻜﺴﺘﮕﻲ ﻫـﺎی ﻣﺼـﻨﻮﻋﻲ اﻳﺠـﺎد ﻛـﺮد ﺗﺮاواﻳـﻲ آن ﺑـﻪ ﺷـﺪت اﻓﺰاﻳﺶ ﺧﻮاﻫﺪ ﻳﺎﻓﺖ. ﺷــﻜﺎﻓﺖ ﻫﻴــﺪروﻟﻴﻜﻲ مهم ﺗــﺮﻳﻦ روشی اﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ایجاد ﺷﻜﺴﺘﮕﻲ ﻫﺎی ﻣﺼﻨﻮﻋﻲ و اﻓـﺰاﻳﺶ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻧﻔﺖ و ﮔﺎز در ﭼﺎه ﻫﺎ ﺻـﻮرت ﻣـﻲ ﮔﻴـﺮد. در این تحقیق چاه نفت و محیط اطراف آن که در یک مخزن کربناته در مناطق نفت خیز جنوب حفر شده در دو حالت بدون ایجاد تنش حرارتی و با در نظر گرفتن تنش حرارتی از طریق نرم افزار Abaqus مدلسازی می شود و اثر تنش حرارتی روی فشار شکست بررسی می شود. در نهایت پس از حل مدل فشار شکست بدست می آید و اثر تنش حرارتی روی فشار شکست بررسی می شود. نتایج نشان می دهد با ایجاد تنش حرارتی می توان فشار شکست در عملیات شکست هیدرولیکی را کاهش داد. برای صحت سنجی مدلسازی عددی از داده های فشار شکست هیدرولیکی که از روش آزمایشگاهی بدست آمده اند، کمک گرفته شد و نتایج مدلسازی عددی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد.

کلیدواژه‌ها


Abdollahipour, A., Fatehi Marji, M., Yarahmadi Bafghi,A., and Gholamnejad, J. (2016). DEM simulation of confining pressure effects on crack opening displacementin hydraulic fracturing. International Journal of Mining Science and Technology, 26: 577-561.
Akrami, A., Hosseini, M., Sodeifi, H., (2018). Numerical modeling of hydraulic fracturing in carbonate rocks of bangestan reservoir. Journal of mining and environment, Vol. 9, No.1, pp 117-126.
Bareer R. D., Fisher M. K., and Woodroof R. A. (2002). Apractical guide to hydraulic fracture.ng diagnostic technologies.
SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Texas, 29 September-2 October, San Antonio, Texas, 10-15.
Charlez, P. (1996). Thermally induced fracturing: analysis of a field case in North Sea. SPE no.36916.
Craig. S., Udell. K., and Moore. J.(2014). An Experimental Study of Thermal and Hydraulic Geothermal Reservoir Stimulation of Brittle Impermeable Material. Thirty-Ninth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering Stanford University, Stanford, California, February 24-26, 2014 SGP-TR-202.
Chaalal, O., Islam, M. R., and Zekri, Y. A. (2017). A Comprehensive Study of Thermal Stress on Limestone Rocks. Journal of Petrochemistry and Research, 1(1): 19-25.
Enayatpour, S. J., and Patzek, T. (2013). Thermal Shock in Reservoir Rock Enhances the Hydraulic Fracturing of Gas Shales. SPE no. 1620617.
Hubbert, M. K. and Willis, D. G. (1957). Mechanics of hydraulic fracturing Petr. Trans. AIME, 210, 153–163.Lou, J., Zhu, Y., Guo, Q., Tan, L., Zhuang, Y., Liu, M., Zhang, C., Xiang, W & Rohn, J. (2016). Experimental investigation of the hydraulic and heat-transfer properties of artificially fractured granite. Journal of Scientific Reports, 7:39882, DOI: 10.1038, srep39882.
Li, N., Ma, X., Zhang, S., Zou, Y., Wu, S., Li, S., Zhang, ZH., & Cao, T.(2020). Thermal Effects on the Physical and Mechanical Properties and Fracture Initiation of Laizhou Granite During Hydraulic Fracturing. Springer-Verlag GmbH Austria, part of Springer Nature 2020.
Salimzadeh, S., Paluszny, A., and Zimmerman, R. W. (2016). Thermal Effects during Hydraulic Fracturing in Low- Permeability Brittle Rocks.
Tariq. Z., Mahmoud. M., and BaTaweel. M.(2019). An Experimental Study to Reduce the Fracture Pressure of High Strength Rocks Using a Novel Thermochemical Fracturing Approach. Hindawi, Geofluids, Volume 2019, Article ID 1904565.
Zhou, Ch., Wan, Zh., Zhang, Y., Gu, B., (2018). Experimental study on hydraulic fracturing of granite under thermal shock. Journal of Elsevier, Geothermics 71 (2018) 146–155.
آریا، م. حسینی، م. فلاح، ا. (1397). ارائه مدلی برای تخمین فشار شکست هیدرولیکی در سنگ های کربناته چاه‌های نفت ایران نشریه مهندسی معدن، دوره سوم، شماره 1 ،ص 13-28.
حسینی، م. افتخاری، پ. شهریزاد، پ . (1397). مطالعه آزمایشگاهی اثر تنش حرارتی بر فشار شکست هیدرولیکی ماسه سنگ لوشان. نشریه مهندسی منابع معدنی، دوره چهارم، شماره 2 ،ص 73-91.
شاهانی، ا.م. شریفی ترکی، ح. (1395). حل تحلیلی مسئله ترموالاستیسیته در استوانه جدار ضخیم تحت بار حرارتی گذرا. دوره 16 شماره 10 ،ص 147-154.
قیاس وند، س. محمد ی، ب. (1395). تحلیل مود مختلط رشد ترک خستگی پنل‌های آلومینیومی حاوی ترک ترمیم‌شده با وصله‌های کامپوزیتی به روش المان محدود توسعه یافته. نشریه علمی-پژوهشی علوم و فناوری کامپوزیت، جلد 3، شماره 4، ص 321-332.