مدل سازي عددي اندركنش شكست هيدروليكي با لايه بندي

خصوصیات مكانیكی لايه ها به عنوان يكی از مهمترين پارامترهاي تأثیرگذار بر روند پیشروي شكست هیدرولیكی و هندسة آن شناخته میشوند. بدين منظور روش المان مرزي بر اساس فرمولاسیون ناپیوستگی جابجايی - ( DisplacementDiscontinuity) براي حل گسترش شكست هیدرولیكی در سازندهاي لايهاي مورد استفاده قرار گرفت. از المانهاي مرتبة بالا )درجة دو( براي مدلسازي مرز شكستگی و محیط در برگیرندة آن، به همراه المان نوك ترك براي افزايش دقت روش عددي ارائه شده استفاده شد. روش عددي استفاده شده بوسیلة تعدادي مسئلة داراي حل تحلیلی اعتبارسنجی گرديد. در اين تحقیق با تغییر پارامترهاي الاستیك محیط دربرگیرندة شكست هیدرولیكی، فرآيند گسترش شكست هیدرولیكی در محیطهاي چند لايه )محیط نرم و سخت( و تحت تأثیر میزان اين پارامترها، مورد ارزيابی قرار گرفت. نتايج نشان میدهد كه بسته به پارامترهاي محیط در برگیرندة شكستگی، میزان فاكتور شدت تنش ايجاد شده در نوك ترك و همچنین تنشهاي كششی در امتداد فصل مشترك متفاوت خواهند بود، كه اين دو پارامتر بر مسیر گسترش شكستگی تأثیر گذار می باشند. ترك هیدرولیكی موجود در محیط سخت به سمت محیط نرم متمايل می شود در حالی كه ترك هیدرولیكی منتشر شده در محیط نرم از محیط سخت دور می شود. بنابراين تغییر خصوصیات الاستیك لايه ها می- تواند هندسه شكستگی را تحت تأثیر قرار دهد.

In this research study, the hydraulic fracturing propagation in multi-layered media (stiff and soft) with different elastic properties is investigated. Therefore, boundary element method based on the displacement discontinuity formulation is presented to solve general problems of hydraulic fracturing propagation in layered formations. The crack tip element and a higher order boundary displacement collocation technique are used to increase the accuracy of the method (2DFPM) in modeling of non-homogenous media. The stress intensity factor and tensile stress near the crack tip under different elastic modulus are evaluated to study the hydraulic fracture propagation. Related to the position of the fracture with interface these factors have different values and finally, they control the fracture propagation. The results show that if the hydraulic fracture originates in the stiffer layer, its capability to cross the layer increases and is vice versa for the softer material. The comparison of the results gained from the numerical method with those in the literature show a good performance of the method in the case of propagation of hydraulic fracture in layered formations