Skip to main content
SUPERVISOR
Alireza Baghbanan,Hamid Hashemalhosseini
علیرضا باغبانان (استاد راهنما) حمید هاشم الحسینی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ebrahim Asadollahpour
ابراهیم اسداله پور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده معدن
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1392

TITLE

Investigating the effect of chemicals on the properties and fluid flow in rock fractures using Experimental and Numerical Methods
Acid fracturing is one of the eligible techniques for increasing productivity of hydrocarbon reservoirs. The acid fracturing process consists of two stages, fracture creation using a viscous fluid and acid injection into the fracture. Since a fracture formed by hydraulic fracturing or acid fracturing before acid etching has a tensile rough fracture, using a smooth fracture surface may not represent the actual fracture condition. Therefore, In this study acidizing test were performed into rough fracture. Statistical and spatial distributions of apertures may be changed due to chemical dissolving. The chemical dissolving in rocks may be due to the passage of acidic water through fractures or acid fracturing treatment. In this study, an acid injection cell was developed to simulate acidizing stimulation into fractures and investigate fractures surfaces etching and aperture evolution due to acidizing. The tests were performed on hard limestone with low permeability from the Asmari formation (one of the oil reservoir formations in Iran). Conductivity of fractures in low stresses was determined using permeability test. In the case of high stresses, conductivity was determined using a penetration model and local aperture (derived from surface scan) and a numerical finite element code developed in MATLAB. Measuring normal deformation of fracture emergent from applied normal stress showed that longer durations of acid injection exhibit more normal deformation and lower final conductivity. Results showed that increase in the initial roughness coefficient and the linear roughness of fracture surface resulted in higher surface etching and higher dissolved rock equivalent conductivity (DREC). With increase in fracture surfaces mismatch, fracture aperture and eventually initial fracture conductivity also increase. Initial hydraulic and mechanical apertures and permeability (under zero stress) are increased due to fracture acidizing and a varying range of 2% to 12% contact area was observed. Apertures before and after fracture acidizing followed a log-normal distribution. Correlation length increased in the direction of acid flow ( x -direction) after acidizing. Results of fluid flow modeling using a developed finite element code showed a channeling path in the x -direction. Furthermore, using fast sequential simulation algorithm, apertures with various spatial correlation length in x and y directions are generated. Numerical modeling results of these generated aperture patterns showed that flow channelizing is increased by increasing of correlation length in the x -direction. Fluid flow rate is increased with increasing of correlation length in x -direction, while it decreased with increasing correlation length in y -direction
شکست اسیدی یک روش کلیدی برای افزایش بهره برداری منابع هیدروکربنی است. که شامل ایجاد شکستگی به کمک یک سیال ویسکوز و انحلال سطح شکستگی ایجاد شده به وسیله اسید می‌باشد. از آنجا که شکستگی ایجاد شده در شکست هیدرولیکی و شکست اسیدی قبل از انحلال یک سطح زبر بوده بنابراین استفاده از شکستگی با سطح صاف شرایط واقعی شکستگی را در نظر نمی‌گیرد. بنابراین در این تحقیق آزمایش تزریق اسید در شکستگی با سطح زبر انجام شده است. همچنین در اثر انحلال شیمیایی در شکستگی ها توزیع آماری و فضایی بازشدگی ها تغییر می کنند. انحلال شیمیایی می‌تواند در اثر عبور آب اسیدی در شکستگی ها در زمین اتفاق بیافتد و یا در روش شکست اسیدی، انحلال شیمیایی به وسیله تزریق اسید در شکستگی به وجود می آید. در این تحقیق سعی شده با توسعه یک سلول تزریق اسید و انجام آزمایش ها تزریق اسید، فرآیند انحلال شکستگی و تغییر بازشدگی در فرآیند شکست اسیدی شبیه سازی گردد. آزمایش بر روی شکستگی با سطح زبر از نمونه آهکی با نفوذ پذیری کم از سازند آسماری انجام شده است. هدایت هیدرولیکی شکستگی در تنش پایین به کمک آزمایش نفوذپذیری شکستگی و در تنش های بالا به کمک مدل نفوذ و با بدست آوردن بازشدگی محلی حاصل از اسکن سطح و با استفاده از کد عددی المان محدود توسعه داده شده درمحیط متلب محاسبه شده است. تغییر شکل عمودی شکستگی نسبت به تنش عمودی اندازه‌گیری شده است. نتایج نشان داد که شکستگی در زمان تماس اسید بیشتر، تغییر شکل عمودی بیشتر و هدایت هیدرولیکی کمتری از خود نشان می دهد. با افزایش ضریب زبری و زبری خطی سطح شکستگی میزان انحلال سطح شکستگی در نتیجه میزان و هدایت هیدرولیکی معادل سنگ حل شده ( DREC ) افزایش پیدا می کند. شکستگی ها با زمان تزریق اسید بیشتر دارای هدایت هیدرولیکی اولیه بیشتری می باشند. همچنین با افزایش زمان تزریق اسید، اختلاف ضریب زبری و زبری خطی دو سطح شکستگی بیشتر شده و این باعث افزایش عدم جفت شدگی دو سطح شکستگی و هدایت هیدرولیکی اولیه شکستگی می‌گردد. نتایج آزمایش ها نشان داد که بازشدگی هیدرولیکی و مکانیکی اولیه در تنش صفر در اثر انحلال توسط اسید افزایش پیدا می کند. بازشدگی قبل و بعد از تزریق اسید از توزیع لاگ نرمال پیروی کرده و درصد تماس در تنش صفر در حدود 2 تا 12 درصد برای شکستگی ها متغیر می‌باشد. بعد از تزریق اسید طول همبستگی در جهت جریان یعنی جهتی که اسید تزریق شده است افزایش پیدا می کند. نتایج مدل سازی نشان داد که جریان به صورت کانال هایی در جهت جریان عبور می کند. همچنین به کمک الگوریتم شبیه سازی متوالی سریع، بازشدگی با توزیع فضایی مشخص در جهت جریان (x) و عمود بر جهت جریان (y) تولید شده است. نتایج مدل سازی عددی برای این شکستگی ها نشان داد که کانالیزه شدن جریان با افزایش طول همبستگی در جهت جریان افزایش پیدا می کند؛ همچنین جریان عبوری از شکستگی در جهت جریان با افزایش طول همبستگی در این جهت افزایش پیدا کرده و با افزایش طول همبستگی در جهت عمود بر جهت جریان کاهش پیدا می کند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی