تعيين حداقل فشار لازم براي آغاز رشد ترك، در عمليات شكست هيدروليكي

Determination of Minimum pressure required for initiation of crack growth in hydraulic fracturing process

عمليات شكست هيدروليكي، يكي از روش هاي افزايش بازده چاه هاي نفت و گاز محسوب مي شود. اين عمليات، فرآيندي است كه در آن سيال با نرخ تزريقي نسبتاً بالا درون چاه پمپ مي شود. عمليات پمپ كردن تا جايي ادامه مي يابد كه فشار به حدي برسد كه باعث ايجاد و سپس گسترش شكافي در ديواره چاه شود. در اين مقاله، هدف تعيين حداقل فشار لازم براي آغاز رشد شكاف، از محل شكاف اوليه ايجادشده در ديواره چاه، است. اين بررسي از اين نظر اهميت دارد كه اگر حداقل فشار لازم براي آغاز رشد شكاف مشخص باشد، مي توان در انتخاب پمپ مورد نياز، با دقت بيشتري عمل كرد و از هزينه هاي غير لازم خودداري نمود. اما از آنجايي كه روش شكست هيدروليكي اساساً يك فرآيند بروز و گسترش ترك است، استفاده از مباني مكانيك شكست مي تواند ابزاري مناسب براي بررسي مناسب و مطالعه دقيق تر رفتار شكست توده هاي سنگي باشد. در اين بررسي نمودارهاي حداقل فشار لازم براي آغاز رشد شكاف، در حالت هاي مختلف يك چاه در حين عمليات شكست هيدروليكي ارايه شده است. بدين منظور تعداد زيادي مدل المان محدود چاه ترك دار، در معرض بارگذاري هاي مختلف، مورد تحليل قرار گرفته است. همچنين تاثير پارامترهاي مختلف نظير تنش هاي ساختاري، عمق نسبي ترك اوليه ايجادشده در ديواره چاه و نيز زاويه چاه، بر حداقل فشار لازم براي آغاز و گسترش شكاف، مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج به دست آمده نشان مي دهد كه مهمترين پارامتر اثرگذار بر حداقل فشار لازم، تنش افقي مينيمم در اعماق زمين است. افزايش تنش برجاي افقي مينيمم، فشار شكست بيشتري را موجب مي شود. ضمناً با ايجاد چاه مايل مي توان با فشار پمپ كمتري، شكاف را گسترش داد.