مدلسازي آزمايشگاهي شكست هيدروليكي

Laboratory Modeling of hydraulic fracturing

عمليات شكست هيدروليكي دو كاربرد عمده و مهم دارد كه از آن جمله مي­توان تعيين وضعيت تـنش ­هاي برجاي منـطقه و افزايـش بهره ­وري چاه ­هاي نفت به وسيله ­ي گسترش شكستگي ­هاي موجود در منطقه را نام برد. در صنعت نفت به منظور افزايش شاخص توليد و بازيافت از چاه­ هايي كه به علت برداشت طولاني مدت، بازده آن­ها كاهش يافته است يا سنگ­هاي اطراف چاه ميزان نفوذپذيري كمي دارند، از شكست هيدروليكي استفاده مي­شود. در اين تحقيق به منظور مدلسازي آزمايشگاهي شكست هيدروليكي، بر روي سلول سه ­محوري هوك تغييراتي داده شده است، تا براي مدلسازي شكست هيدروليكي مناسب ­سازي گردد. نمونه ­هاي مورد مطالعه به شكل استوانه­ اي توخالي جدار ضخيم، داراي قطر خارجي 54/7 ميلي­متر، قطر داخلي 12 ميلي­متر، و ارتفاع 108 ميلـي­متر مي­باشـد. اين نمـونه ­ها از سنگ­هاي كربناته ­ي مخزن بنگستان واقع در جنوب غربي ايران تهيه شده­ اند. به كمك اين سلول مي­توان قبل از انجام آزمايش شكست هيدروليكي در سايت، با مدلسازي آن در آزمايشگاه پمپ مناسب را انتخاب نمود. در تمام آزمايشات، شكستگي­هاي ايجاد شده در راستاي قائم (راستاي محور نمونه) يا نزديك به قائم است. با افزايش تنش جانبي، فشار شكست گمانه نيز افزايش مي­يابد، ولي با تغيير تنش عمودي، فشار شكست تغيير چنداني نمي­ كند.

Hydraulic fracturing has two major applications: 1. determining the in-situ stress state of a site; 2. increasing the productivity of oil wells by propagating the existing fractures at the site. Hydraulic fracturing is used in the oil industry in order to increase the index of production and processing in wells whose efficiency has been dropped due to long-term harvest or the rocks around the well are low permeable.In this study, the Hoek triaxial cell was adapted for a laboratory modeling of hydraulic fracturing. The specimens under study are in the shape of thick-walled hollow cylinders with an external diameter of 54.7 mm, an internal diameter of 12 mm, and a height of 108 mm. These specimens were taken from the carbonate rocks of the Bangestan reservoir, located in the southwest of Iran. By using the cell, the hydraulic fracturing experiment can be modeled in the laboratory before being conducted at the site, so that a suitable pump can be selected. In all the experiments, the fractures are created with a vertical (along the sample axis) or near-vertical orientation. Borehole breakdown pressure increases with an increase in lateral stress but does not change much with a change in vertical stress.