بررسي تاثير تنش هاي برجا و تخلخل بر مكانيسم رشد ترك در شكست هيدروليكي با روش عددي ناپيوستگي جابجايي

امروزه شكست هيدروليكي در زمينه ‌هاي مختلف از جمله ازدياد برداشت، اندازه ‌گيري تنش هاي برجا، استخراج انرژي زمين گرمايي و برداشت منابع نامتعارف هيدروكربني مورد استفاده قرار مي ‌گيرد. با توجه به گستردگي استفاده از اين روش، امكان اثردهي معكوس و احتمال ايجاد مخاطرات لرزه ‌اي در سطح، بررسي و شناخت كامل اين عمليات امري ضروري است. پژوهش ‌هاي عددي، تحليلي و آزمايشگاهي بسياري در اين زمينه انجام شده است كه در آن ‌ها وضعيت تنش ‌هاي برجا و تخلخل از مهم ترين عوامل اثرگذار بر انتشار، بازشدگي و فشار انتشار ترك محسوب مي ‌شوند. جهت مدل ‌سازي عددي در اين تحقيق از روش عددي ناپيوستگي جابجايي كه يكي از روش ‌هاي با توانايي بالا در مدل ‌سازي ناپيوستگي و شكست مي ‌باشد، استفاده شده است. برنامه مورد استفاده بر اساس مكانيك جامدات و مكانيك شكست ايجاد شده است، با اضافه شدن ماژول جريان سيال در اين پژوهش كوپل مكانيك سيالات را نيز دربرمي ‌گيرد. اين قسمت از برنامه توسط روش عددي تفاضل محدود زمان پيش رو مكان مركزي ايجاد شده است. در نهايت پس از اعتبارسنجي برنامه بررسي اثرات ميدان تنش برجا و تخلخل بر انتشار ترك انجام شده است. جهت مرجعيت يافتن نتايج، پارامترهاي مورد بررسي به ‌صورت بدون بعد درآمده است. با توجه به نتايج به دست آمده بهترين راستاي ايجاد شكست هيدروليكي در جهت تنش حداكثر مي ‌باشد. با افزايش اختلاف تنش‌ هاي برجا به فشار تزريق كمتري جهت انتشار ترك نياز است. در صورت ايجاد ترك با زاويه نسبت به تنش حداكثر، تا زاويه 45 درجه فشار تزريق كمتري جهت انتشار ترك لازم است و ترك پس از چند مرحله رشد به سمت تنش حداكثر منحرف مي ‌گردد. افزايش تخلخل سازند باعث كاهش مقدار مدول يانگ و ضريب پواسون گشته كه در نهايت باعث افزايش بازشدگي ترك در مقادير بالاتر تخلخل مي شود؛ بنابراين در تخلخل 20 درصد ميزان بازشدگي ترك بيش از 2 برابر آن در تخلخل صفر درصد مي ‌باشد. در صورتي كه فاصله منفذ كم تر از 2.5 برابر نصف طول ترك از نوك ترك باشد، مقدار فاكتور شدت تنش نوك شكست كاهش مي ‌يابد.