بررسي تئوري و مفهومي نقش ژئوشيمي آب منفذي در تخمين فشار شكست با مدل هاي مرسوم در عمليات شكافت هيدروليكي

فشار شكست سنگ پارامتري كليدي در طراحي عمليات شكافت هيدروليكي مي‌باشد. فاكتور‌هاي خواص سنگ (مكانيكي و پتروفيزيكي)، خواص سيال، ميدان تنش‌هاي برجا و فشار منفذي عوامل موثر بر فشار شكست را شامل مي‌شوند. براساس داده‌هاي ميداني، تركيب يوني آب منفذي و برهم‌كنش‌هاي ژئوشيميايي در نقاط مختلف يك سنگ مخزن تحت يك ميدان تنش يكسان، مي‌تواند متفاوت باشند. بنابراين در اين نقاط، فشار شكست نيز مي‌تواند متفاوت رفتار كند. به كمك مدل‌هاي تئوري مختلف مي‌توان فشار شكست را تخمين زد. اما در روابط اين مدل‌ها اثر تعامل ژئوشيمايي آب منفذي-سنگ مستقيما ديده نمي‌شود. همچنين دقت تخمين فشار اين روابط كماكان چالش برانگيز است. در اين مطالعه با استفاده از نتايج پژوهش‌هاي پيشين، دقت مدل‌هاي مرسوم تخمين فشار شكست و اثرات احتمالي شيمي آب مخزن بر فشار شكست بررسي گرديد. همچنين مدل جديدي با مفهوم تنش موثر در قالب فشار انفصال دانه-به-دانه و به‌كارگيري اصل برهم‌‌نهي توزيع تنش‌هاي اطراف ديواره چاه توسعه يافت. بر اساس نتايج، اكثر مدل‌هاي مرسوم تخمين فشار شكست در عمليات شكافت هيدروليك ناموفق هستند. به عنوان مثال، خطاي متوسط مدل بسيار مرسوم هابرت-ويليس حدود 34.7% مي‌باشد. همچنين اين بررسي نشان مي‌دهد كه شيمي آب منفذي بر ترشوندگي و فشار شكست سنگ به‌دليل مشاركت نيروهاي بين سطحي طبق تئوري Derjaguin–Landau–Verwey–Overbeek (DLVO) اثر دارد. اما ميزان و نحوه‌ تاثير ترشوندگي (آب-دوستي يا نفت-دوستي) سنگ كربناته بر فشار شكست سنگ به واسطه‌ تغيير استحكام سنگ مبهم و به نحوه‌ جايگيري فازهاي تركننده در سطوح تماس دانه‌هاي سنگ وابسته مي‌باشد. نتايج مدل مفهومي نشان داد كه با افزايش غلظت يون سولفات موجود در آب منفذي سنگ كربناته ريزدانه ( گچي(Chalk) )، فشار شكست سنگ كاهش مي‌يابد.