كليدواژه :
شكست هيدروليكي , مدل‌سازي سه بعدي , روش ناحيه چسبناك , نرخ تزريق سيال , ويسكوزيته سيال
چكيده فارسي :
شكست هيدروليكي به‌عنوان يكي از مهم‌ترين تكنيك‌هاي تحريك مخزن داراي پيچيدگي‌هاي خاصي است. ازآنجاكه اين عمليات بسيار هزينه‌بر و حساس است، انجام آن نيازمند يك طراحي دقيق بوده و لازمه طراحي عمليات، آگاهي از ميزان رشد شكاف در نرخ‌هاي تزريق مختلف و پارامترهاي هندسي شكاف در شرايط متفاوت است؛ بنابراين مدل‌سازي سه‌بعدي تنها راه به دست آوردن اين مجهولات با بالاترين دقت است. در اين تحقيق با استفاده از نرم‌افزار اجزاء محدود آباكوس و بر پايه روش ناحيه چسبناك، يك مدل سه‌بعدي غيرخطي كوپله سيال- جامد ايجاد شده است. اين عمليات در يك چاه قائم به وسيله اين مدل شبيه‌سازي شده است. در ساخت اين مدل از گزارش‌هاي فني و نيز تست‌هاي آزمايشگاهي و برجاي انجام شده، در مخزن و چاه مدنظر استفاده شد. از ويژگي‌هاي اين مدل‌سازي مي‌توان به مقياس ميداني آن اشاره كرد. پس از تزريق سيال هندسه شكستگي تحت نرخ‌ها و ويسكوزيته‌هاي مختلف سيال تزريق‌شده موردمطالعه قرار گرفت. با توجه به نتايج به‌دست‌آمده با افزايش مدت تزريق و همچنين نرخ پمپاژ طول شكستگي افزايش مي‌يابد و حداكثر طول ايجاد شده براي سيال با ويسكوزيته يك سانتي‌پواز در زمان تزريق 5 دقيقه با نرخ 35 بشكه در دقيقه يا در زمان تزريق 18 دقيقه و با نرخ 10 بشكه در دقيقه حدود 22 متر است. درحالي‌كه حداكثر ارتفاع شكستگي حدود 70 متر است. به علت اختلاف كم تنش برجاي شكست هيدروليكي بيشتر تمايل به رشد ارتفاعي دارد. همچنين حداكثر بازشدگي شكستگي حدود 9 ميلي‌متر است. افزايش ويسكوزيته سيال موجب افزايش بازشدگي و تا حدودي باعث بيشتر شدن طول شكستگي مي‌شود. درنهايت هندسه شكاف پس از شروع و گسترش شكاف تحت نرخ‌ها و ويسكوزيته‌هاي مختلف سيال شكاف موردمطالعه قرار گرفت.
چكيده لاتين :
According to the results, as the injection duration and the pumping rate increase, the fracture length increases and the maximum length created is about 22 meters by applying a fluid with a viscosity of one centipoise during 5 minutes injection time and the rate of 35 barrels per minute or similarly by the same fluid with 18 minutes injection time and the rate of 10 barrels per minute.
Introduction
Hydraulic fracturing if properly implemented can be one of the least costly ways to increase the maximum production of the reservoir. Due to the complexity of the hydraulic fracturing process, various modeling has been performed to find the closest predictions of the actual fracture characteristics. Linear elastic fracture mechanics (LEFM), adhesion zone method, and plastic criteria can be used to evaluate the fracture onset time and its expansion in rock.
Methodology and Approaches
To investigate the effect of injection duration on fracture growth, fluid was injected into the well with a viscosity of 1 cp and an injection rate of 0- 10 barrels per minute for periods of 5, 8, 10, 12, 15, and 18 minutes. This injection is made by drilling a well in the middle part of the reservoir. In the first 5 seconds, the injection rate increases linearly from zero to 0.07 barrels per minute and remains constant until the end of injection time. This distribution of injection rate over time is chosen to avoid sudden pressure. As the injection begins, the fluid pressure within the fracture increases, and as the fracture pressure is reached, fracture occurs.
Results and Conclusions
The purpose of designing hydraulic fracturing operations is to make some predictions to optimize these operations. There are five important factors to design for a hydraulic fracture: the length, height, and fracture opening that the propane holds, the fracture initiation pressure, and the fracture orientation. Four of these critical parameters are derived from hydraulic fracture modeling, so modeling provides 80% of the required solutions.
The main input parameters for modeling hydraulic fractures are surface stresses, pore pressure, Young's modulus, Poisson's coefficient, porosity, permeability, angle of friction, and rock adhesion, and parameters related to rock fracture mechanics such as fracture energy, toughness, and components. As the injection duration and pumping rate increase, the fracture length increases, and the maximum length created for a fluid with a viscosity of one centipede at an injection of 5 min at 35 barrels per minute or 18 min at 10 barrels, is about 3 meters high while its maximum height is about 70 meters. Also, the maximum fracture opening in its opening is about 1 mm. Fluid viscosity affects the fracture width more than its length and also increases with the fracture width viscosity.
