Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1393
5
1
gregorian
2014
8
1
14
5
online
1
fulltext
fa
شبیهسازی جوانهزنی و رشد ترک در عملیات شکست هیدرولیکی چاه نفت با استفاده از معیار آسیب تنش اصلی بیشینه
Simulation of crack initiation and propagation in hydraulic fracturing of oil wellbore by maximum principal stress criterion
عملیات شکست هیدرولیکی از روشهایی است که در صنایع بالادستی نفت و گاز به منظور افزایش بازده تولید مخازن بهکار میرود. در پژوهش حاضرکه با هدف شبیهسازی فرایند شکست هیدرولیکی تعریف شدهاست، از اطلاعات آزمایشگاهی میدان اهواز، مخزن بنگستان به عنوان دادههای ورودی استفاده شده و مدل دوبعدی کرنشصفحهای برای تحلیل فرایند شکست هیدرولیکی در نرمافزار آباکوس طراحی شدهاست. تنشهای درجا بر اساس روابط رایج پیشنهاد شده به مدل همگن الاستیک واردشدهاست. بهمنظور بررسی مکانیزم جوانهزنی و رشد ترک، برای نخستین بار در این زمینه از روش نوین اجزاء محدود توسعه یافته استفادهشده و مدل آسیب بر مبنای تنش اصلی بیشینه، به عنوان معیار ترک درنظرگرفتهشدهاست. در این پژوهش مدلها، تحت شرایط مختلف تحلیل و اثر پارامترهایی نظیر تنشهای درجا، فشار منفذی و خصوصیات مکانیکی سنگ مورد بررسی قرارگرفت. بر این اساس، راستای بحرانی برای جوانهزنی و رشد، راستای عمود بر تنش کمینه درجا بهدستآمده و اعمال فشار منفذی باعث کاهش شدید فشار جوانهزنی شدهاست. همچنین بیشترین فشار سیال در لحظه جوانهزنی بوده و پس از رشد ترک اولیه زاویهدار، فشار مورد نیاز برای رشد آن به مقدار ثابتی میل کردهاست. مقایسه نتایج با تئوریهای موجود و خطای کم، از اعتبار و دقت مناسب شبیهسازی انجامشده حکایت دارد.
A two-dimensional (2D) eXtended Finite Element Method (XFEM) simulation is presented for propagation of hydraulic fractures from wellbore that the minimum principal in-situ stress is in horizontal plane. One primary role of hydraulic fracturing is to provide a high conductivity pathway along which reservoir fluids can flow to the well. In this study, enriched element has been applied with a maximum principal stress damage criterion, for initiation and propagation of crack in Abaqus 6.12. The properties and input data for rock models were extracted experimentally from Ahwaz reservior- Bangestan wellbore specimens. The specifications of crack were studied by analyzing the rock model without any crack or flaw and under different condition, such as in-situ stresses, pore pressure and elastic modulus. The results show that the critical position of crack initiation is perpendicular to minimum principal in-situ stress and stress condition of borehole and by increasing the pore pressure to the rock models, the pressure of injection fluid decreases. The results show that the pressure of injection fluid decreases at initiation step to constant amplitude after crack propagation. These results are in close agreement with the theoretical data, so that our simple procedure is efficiency and flexible.
شکست هیدرولیکی,مکانیک آسیب,روش اجزاء محدود توسعهیافته,مکانیک سنگ
Hydraulic fracturing,Damage Mechanics,Extended finite element method,Rock Mechanics
164
174
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-1653&slc_lang=fa&sid=15
Mohammad
Forouzan
محمدرضا
فروزان
100319475328460052161
100319475328460052161
Yes
دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان
iman
shafaeizadeh
ایمان
شفائیزاده
100319475328460052160
100319475328460052160
No
فارغ التحصیل
lohrasb
faramarzi
لهراسب
فرامرزی
100319475328460052159
100319475328460052159
No
استادیار دانشگده مهندسی معدن دانشگاه صنعتی اصفهان