تأثیر تخلخل و فشار همه جانبه بر مکانیسم شکست هیدرولیکی با استفاده از روش های آزمایشگاهی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی نفت، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

2 دانشکده‌ی فنی و مهندسی، گروه مهندسی نفت و گاز، دانشگاه شهید باهنر کرمان

چکیده

فرآیند شکست هیدرولیکی یکی از مهم ترین فنّاوری های قابل استفاده برای افزایش میزان بهره برداری و تولید
از میدان های نفتی و گازی با تراوایی پایین می باشد. با توجه به هزینه ی بالای شکست هیدرولیکی، بایستی
قبل از انجام این عملیات، مطالعات لازم و کافی در خصوص خواص سنگ و سیال و میدان تنش های حاکم
در اعماق زمین صورت گیرد. به این منظور در این تحقیق با استفاده از نمونه های مصنوعی در آزمایشگاه، اثر تخلخل بر فشار شکست،
نوع ترک و همچنین تأثیر فشار های جانبی مختلف بر عملیات شکست برسی گردید. برسی های انجام شده نشان داد که با افزایش فشار
جانبی فشار شکست بالاتر رفته و در فشار جانبی بالاترک از حالت قائم منحرف می شود. همچنین با افزایش تخلخل برای نمونه های
15 و 13 درصد فشار شکست هیدرولیکی در فشار همه جانبه ی 2 مگاپاسکال به ،19 ، به ترتیب به میزان 20 R و 40 R30 -R20-R10
، 20 و 12 درصد و در فشار همه جانبه ی 5 مگاپاسکال 35 ،25 ، 20 و 19 درصد، در فشار همه جانبه ی 3 مگاپاسکال 33 ،22 ، ترتیب 37
20 و 20 درصد کاهش دارد که در فشار جانبی های بالاتر این تأثیر کم تر می باشد

کلیدواژه‌ها


Anderson, G. D. (1981). Effects of friction on hydraulic fracture growth near unbonded interfaces in rocks. Society of Petroleum Engineers Journal, 21(01), 21-29 .
Athavale, A., & Miskimins, J. (2008). Laboratory hydraulic fracturing tests on small homogeneous and laminated blocks. Paper presented at the The 42nd US Rock Mechanics Symposium (USRMS.)
Chen, Y., Meng, Q., & Zhang, J. (2018). Effects of the notch angle, notch length and injection rate on hydraulic fracturing under true triaxial stress: an experimental study. Water, 10(6), 801 .
Cornet, F., & Valette, B. (1984). In situ stress determination from hydraulic injection test data. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 89(B13), 11527-11537 .
Daneshy, A. A. (1973). A study of inclined hydraulic fractures. Society of Petroleum Engineers Journal, 13(02), 61-68 .
Daneshy, A. A. (1974). Hydraulic fracture propagation in the presence of planes of weakness. Paper presented at the SPE European spring meeting .
De Pater, C., & Beugelsdijk, L. (2005 .)Experiments and numerical simulation of hydraulic fracturing in naturally fractured rock. Paper presented at the Alaska Rocks 2005, The 40th US Symposium on Rock Mechanics (USRMS .)
Dean, R. H., & Schmidt, J. H. (2009). Hydraulic-fracture predictions with a fully coupled geomechanical reservoir simulator. Spe Journal, 14(04), 707-714 .
Gandossi, L. (2016). State of the art report on waterless stimulation techniques for shale formations. The Netherlands: Publications Office of the European Union .
Haimson ,B., & Cornet, F. (2003). ISRM suggested methods for rock stress estimation—part 3: hydraulic fracturing (HF) and/or hydraulic testing of pre-existing fractures (HTPF). International journal of rock mechanics and mining sciences, 40(7-8), 1011-1020 .
Haimson, B., & Fairhurst, C. (1967). Initiation and extension of hydraulic fractures in rocks. Society of Petroleum Engineers Journal, 7(03), 310-318 .
He, J., Li, X., Yin, C., Zhang, Y., & Lin, C. (2020). Propagation and characterization of the micro cracks induced by hydraulic fracturing in shale. Energy, 191, 116449 .
Hossain, M. M., & Rahman, M. (2008). Numerical simulation of complex fracture growth during tight reservoir stimulation by hydraulic fracturing. Journal of Petroleum Science and Engineering, 60 ( 2 ,) 86 - 104 .
Hubbert, M. K., & Willis, D. G. (1957). Mechanics of hydraulic fracturing. Transactions of the AIME, 210(01), 153-168 .
Lamont, N., & Jessen, F. (1963). The effects of existing fractures in rocks on the extension of hydraulic fractures. Journal of Petroleum Technology, 15(02), 203-209 .
Li, X., Feng, Z., Han, G., Elsworth, D., Marone, C., Saffer, D., & Cheon, D.-S. (2016). Breakdown pressure and fracture surface morphology of hydraulic fracturing in shale with H 2 O, CO 2 and N 2. Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources, 2(2), 63-76 .
Li, X., Tan, C., & Roegiers, J. (1997). Effects of packer on hydraulic fractures initiated from highly-deviated and horizontal boreholes. International journal of rock mechanics and mining sciences, 34(3-4), 260. e261-260. e221 .
Nasehi, M. J., & Mortazavi, A. (2013). Effects of in-situ stress regime and intact rock strength parameters on the hydraulic fracturing. Journal of Petroleum Science and Engineering, 108, 211-221 .
Ouchi, H., Agrawal, S., Foster, J. T., & Sharma, M. M. (2017). Effect of small scale heterogeneity on the growth of hydraulic fractures. Paper presented at the SPE hydraulic fracturing technology conference and exhibition .
Satoh, H., & Yamaguchi, Y. (2008). Laboratory hydraulic fracturing tests for core materials using large size hollow cylindrical specimens. Paper presented at the The First International Symposium on Rockfill Dams, Chengdu, China.
Shin, D. H., & Sharma, M. M. (2014). Factors controlling the simultaneous propagation of multiple competing fractures in a horizontal well. Paper presented at the SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference.
Wanniarachchi, W. A. M., Gamage, R. P., Perera, M. S. A., Rathnaweera, T. D., Gao, M., & Padmanabhan, E. (2017). Investigation of depth and injection pressure effects on breakdown pressure and fracture permeability of shale reservoirs: an experimental study. Applied Sciences, 7(7), 664 .
Yao, Y. (2012). Linear elastic and cohesive fracture analysis to model hydraulic fracture in brittle and ductile rocks. Rock Mechanics and Rock Engineering, 45(3), 375-387 .
Zhang, G. Q., & Chen, M. (2010). Dynamic fracture propagation in hydraulic re-fracturing. Journal of Petroleum Science and Engineering, 70(3-4), 266-272 .
Zhang, X ,.Jeffrey, R., Bunger, A., & Thiercelin, M. (2011). Initiation and growth of a hydraulic fracture from a circular wellbore. International journal of rock mechanics and mining sciences, 48(6), 984-995 .
Zhang, Y., Ma, Y., Hu, Z., Lei, H., Bai, L., Lei, Z & ,.Zhang, Q. (2019). An experimental investigation into the characteristics of hydraulic fracturing and fracture permeability after hydraulic fracturing in granite. Renewable Energy, 140, 615-624 .
فروزان, شفائی زاده, فرامرز ی, & لهراسب. ( 2014 ). شبیه سازی جوانه زنی و رشد ترک در عملیات شکست هیدرولیکی چاه نفت با استفاده از معیار آسیب تنش اصلی بیشینه. مهندسی مکانیک مدرس, 14 ( 5 ,) 164 - 174 .