بررسي اثرات حرارتي بر گسترش شكست هيدروليكي و پاسخ مدل عددي

در بسياري از زمينه‌‌هاي ژئومكانيك از جمله شكست هيدروليكي در مخازن نفت و گاز عميق، استخراج انرژي زمين‌گرمايي صرف نظر از اثرات گرمايي مي‌تواند موجب خطاي قابل ملاحظه در نتايج شود. بهره‌برداري و انگيزش مخازن نفت و گاز نامتداول بشدت وابسته به كارآيي عمليات شكست هيدروليكي (HF) اجرا شده در چاه استخراجي است. در اين عمليات شبكه‌اي از شكستگي‌ها ايجاد مي‌شود كه وظيفه افزايش هدايت‌پذيري سازند مخزني اطراف چاه را بر عهده دارد. اين شكستگي‌ها موجب افزايش جريان و دبي سيال به درون چاه بخصوص در مخازن با نفوذپذيري پايين مي‌شوند. درك صحيح و كامل رفتار HF و شكستگي‌هاي ايجاد شده و رابطه آنها با ميزان افزايش بهره‌وري موجب كاهش هزينه‌هاي سنگين عمليات شكست هيدروليكي مي‌شود. در اين پژوهش اثرات گرمايي بصورت كوپل بر گسترش شكست هيدروليكي بررسي مي‌شود. براي اينكار از روش عددي ناپيوستگي جابجايي (DDM) از زيرمجموعه‌هاي روش‌هاي المان مرزي استفاده شده است. ابتدا اثرات حرارتي بر يك مدل ترموالاستيك با وجود يك منبع حرارتي بررسي شد. مدلسازي‌هاي انجام شده نشان داد كه مرزهاي مدل هندسي در تحليل‌هاي عددي حرارتي بايد بسيار فراتر از مدلسازي صرفا مكانيكي باشد، چرا كه اثرات حرارتي تا عمق زيادي از محل منبع حرارتي قابل پيگيري است. در ادامه مدلسازي شكست هيدروليكي تحت اثرات دمايي نشان داد كه استفاده از سرمايش مخزن مي‌تواند در گسترش شكست هيدروليكي بسيار مفيد باشد. سرمايش سازند اطراف چاه موجب افزايش دهانه شكست ايجاد شده مي شود كه ارتباط مستقيم با هدايت‌پذيري شكستگي‌ها دارد و عاملي مهمي در موفقيت عمليات HF است. همچنين با استفاده از سرمايش محيطي، مي‌توان با فشاري كمتر از فشار مورد نياز براي غلبه بر فشار شكست به گسترش شكست هيدروليكي پرداخت. اين عامل نيز موجب كاهش هزينه‌هاي اجرايي براي تهيه پمپ‌هاي قوي و اعمال فشار كمتر بر تاسيسات درون چاهي و سر چاهي مي‌شود.