شبيه سازي عددي گسترش شكستگي هاي هيدروليكي چندگانه در شيل هاي گازي به منظور تعيين فاصله بندي مناسب دسته هاي مشبك كاري

سازندهای شیل گازی امروزه به عنوان منابع بسیار بزرگ گاز طبیعی شناخته می شوند. به دلیل تراوایی بسیار پایین آنها رویكرد كارا برای تولید اقتصادی حفر چاه های افقی و انجام عملیات شكافت هیدرولیكی چندمرحله ای است. در واقع، هدف از این عملیات ایجاد شبكه ای از شكستگی ها به منظور بیشینه كردن سرعت تولید است. در هر محله از این عملیات، شكستگی های چندگانه شروع شده از دسته های مشبك كاری گسترش می یابند. به دلیل پدیده ای به نام اثر سایه تنش و مشكلات متعاقب آن از قبیل منحرف شدن شكستگی ها، دسته های مشبك كاری نمی توانند از یك فاصله ای به یكدیگر نزدیك تر شوند. بنابراین طراحی مناسب فاصله بندی دسته ها بیش از عملیات ضروری است. برای این منظور، در این مطالعه از روش ناحیه چسبنده مبتنی بر روش اجزای محدود توسعه یافته، استفاده شده است. زیرا در این رویكرد عددی علاوه بر در نظر گرفتن اثر نرم شدن مواد در ناحیه فرآیند شكست، گسترش شكستگی ها در امتداد مسیرهای دلخواه و مستقل از شبكه بندی می باشد. به دلیل نبود اطلاعات ژیومكانیكی مورد نیاز از یك سازند شیلی مشخص در داخل كشور، از اطلاعات موجود برای سازند مارسلوس واقع در ایالات متحده آمریكا استفاده شده است. برای تعیین فاصله بندی مناسب دسته های مشبك كاری، مسایلی همچون انحراف، بازشدگی و پتانسیل گسترش شكستگی ها در نظر گرفته شد. با توجه به نتایج حاصل از شبیه سازی، فاصله بندی 30 متر برای دسته های مشبك كاری به عنوان مناسب ترین گزینه طراحی در این سازند تعیین شد.

In this paper, numerical simulation of multiple hydraulic fractures propagation in low permeable shale gas formations is investigated. For this purpose, this study aims to investigate multiple hydraulic fractures propagation using XFEM-based cohesive zone model (CZM). Because of the stress shadow effects and subsequent problems such as fractures deviation, fractures propagated from the multiple perforation clusters cannot be closer than a specific spacing which requires proper design. To determine proper spacing of the clusters, the issues such as deviation, opening, and potential propagation of the fractures are considered. According to the results, the clusters with about 30 meters spacing were determined by a proper design in this formation