Skip to main content
SUPERVISOR
Alireza Baghbanan,Hamid Hashemalhosseini
عليرضا باغبانان (استاد راهنما) حميد هاشم الحسيني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ebrahim Asadollahpour
ابراهيم 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 اسيدي يک روش کليدي براي افزايش بهره برداري منابع هيدروکربني است. که شامل ايجاد شکستگي به کمک يک سيال ويسکوز و انحلال سطح شکستگي ايجاد شده به وسيله اسيد مي‌باشد. از آنجا که شکستگي ايجاد شده در شکست هيدروليکي و شکست اسيدي قبل از انحلال يک سطح زبر بوده بنابراين استفاده از شکستگي با سطح صاف شرايط واقعي شکستگي را در نظر نمي‌گيرد. بنابراين در اين تحقيق آزمايش تزريق اسيد در شکستگي با سطح زبر انجام شده است. همچنين در اثر انحلال شيميايي در شکستگي ها توزيع آماري و فضايي بازشدگي ها تغيير مي کنند. انحلال شيميايي مي‌تواند در اثر عبور آب اسيدي در شکستگي ها در زمين اتفاق بيافتد و يا در روش شکست اسيدي، انحلال شيميايي به وسيله تزريق اسيد در شکستگي به وجود مي آيد. در اين تحقيق سعي شده با توسعه يک سلول تزريق اسيد و انجام آزمايش ها تزريق اسيد، فرآيند انحلال شکستگي و تغيير بازشدگي در فرآيند شکست اسيدي شبيه سازي گردد. آزمايش بر روي شکستگي با سطح زبر از نمونه آهکي با نفوذ پذيري کم از سازند آسماري انجام شده است. هدايت هيدروليکي شکستگي در تنش پايين به کمک آزمايش نفوذپذيري شکستگي و در تنش هاي بالا به کمک مدل نفوذ و با بدست آوردن بازشدگي محلي حاصل از اسکن سطح و با استفاده از کد عددي المان محدود توسعه داده شده درمحيط متلب محاسبه شده است. تغيير شکل عمودي شکستگي نسبت به تنش عمودي اندازه‌گيري شده است. نتايج نشان داد که شکستگي در زمان تماس اسيد بيشتر، تغيير شکل عمودي بيشتر و هدايت هيدروليکي کمتري از خود نشان مي دهد. با افزايش ضريب زبري و زبري خطي سطح شکستگي ميزان انحلال سطح شکستگي در نتيجه ميزان و هدايت هيدروليکي معادل سنگ حل شده ( DREC ) افزايش پيدا مي کند. شکستگي ها با زمان تزريق اسيد بيشتر داراي هدايت هيدروليکي اوليه بيشتري مي باشند. همچنين با افزايش زمان تزريق اسيد، اختلاف ضريب زبري و زبري خطي دو سطح شکستگي بيشتر شده و اين باعث افزايش عدم جفت شدگي دو سطح شکستگي و هدايت هيدروليکي اوليه شکستگي مي‌گردد. نتايج آزمايش ها نشان داد که بازشدگي هيدروليکي و مکانيکي اوليه در تنش صفر در اثر انحلال توسط اسيد افزايش پيدا مي کند. بازشدگي قبل و بعد از تزريق اسيد از توزيع لاگ نرمال پيروي کرده و درصد تماس در تنش صفر در حدود 2 تا 12 درصد براي شکستگي ها متغير مي‌باشد. بعد از تزريق اسيد طول همبستگي در جهت جريان يعني جهتي که اسيد تزريق شده است افزايش پيدا مي کند. نتايج مدل سازي نشان داد که جريان به صورت کانال هايي در جهت جريان عبور مي کند. همچنين به کمک الگوريتم شبيه سازي متوالي سريع، بازشدگي با توزيع فضايي مشخص در جهت جريان (x) و عمود بر جهت جريان (y) توليد شده است. نتايج مدل سازي عددي براي اين شکستگي ها نشان داد که کاناليزه شدن جريان با افزايش طول همبستگي در جهت جريان افزايش پيدا مي کند؛ همچنين جريان عبوري از شکستگي در جهت جريان با افزايش طول همبستگي در اين جهت افزايش پيدا کرده و با افزايش طول همبستگي در جهت عمود بر جهت جريان کاهش پيدا مي کند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی