توزيع تنش در مخازن شكاف‌دار: اثر تراكم شكستگي، بارگذاري زاويه‌دار و پارامترهاي سنگ و شكستگي

حضور شكستگي‌هاي طبيعي در مخازن شكاف‌دار نقش مهمي در تعيين وضعيت تنش كه تحت تأثير تنش‌هاي تكتونيكي و آشفتگي محلي قرار دارد، ايفا مي‌كند. جهت شكستگي، پايداري چاه و ناهمسانگردي تراوايي از جمله موارد وابسته به تغييرات تنش محلي هستند. امروزه براي درك بهتر رفتار ژئومكانيكي مخازن، اكثر مدل‌سازي‌هاي رفتار مكانيكي و هيدروليكي با تغييرات تنش كوپل مي‌شوند. در اين پژوهش به منظور بررسي ارتباط بين تراكم شكستگي (به‌عنوان يكي از خواص هندسي شبكه شكستگي) و نيز بارگذاري تنش تكتونيكي زاويه‌دار، با تغييرپذيري تنش و كرنش برشي، ابتدا با استفاده از رويكرد تصادفي، شبكه شكستگي مجزا (DFN) ايجاد گرديد. سپس با در نظر گرفتن ماهيت تانسوري تنش، ميدان تنش با استفاده از نرم‌افزار FLAC2D بر پايه روش تفاضل محدود، تعيين شد. در نهايت داده‌هاي تنش با استفاده از روابط رياضي مبتني بر تانسور، مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. در ادامه تأثير چهار پارامتر مقاومت كششي سنگ، چسبندگي سنگ، سفتي نرمال شكستگي و زاويه اتساع شكستگي بر پراكندگي تنش در بارگذاري تحت زواياي مختلف، مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه آشفتگي تنش و واريانس مؤثر كه معرف پراكندگي توزيع تنش است، با تراكم شكستگي كه به‌صورت تعداد شكستگي بر واحد سطح با استفاده از رويكرد نمونه‌برداري پنجره‌ايي تعريف مي‌شود، رابطه مستقيم دارد. همچنين مشاهده شد كه جهت بارگذاري در تغييرپذيري تنش كل تأثيرگذار بوده و واريانس مؤثر، در زاويه بارگذاري °50 داراي بيشترين و در °170 داراي كمترين مقدار است. در ميان پارامترها، مشخص گرديد كه سفتي نرمال بيشترين تأثير را در توزيع تنش داشته و تأثير پارامترهاي سنگ بسيار ناچيز است. به‌طور كل مي‌توان گفت توزيع و پراكندگي تنش در يك شبكه شكستگي متراكم با سفتي نرمال GPa/m 500 و زاويه بارگذاري °50، داراي مقدار بيشينه است.