Skip to main content
SUPERVISOR
Raheb Bagherpour,Alireza Baghbanan,Hamid Hashemalhosseini
راحب باقرپور (استاد مشاور) عليرضا باغبانان (استاد راهنما) حميد هاشم الحسيني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahmoudreza Khalilbeyg
محمودرضا خليل بيگ

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده معدن
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Numerical Modeling of hydraulic fracturing in discontinuous rocks using Particle Flow approach
Hydraulic fracturing is a well-stimulation technique that is most suitable to wells in low to moderate permeable reservoirs that do not provide commercial production rates even though formation damages are removed by acidizing treatments. In fact this technique was provided to increase the flow rate from rocks and discontinuity features into the well. Initiation and propagation of the tensile fractures in the rock vicinity to a well or on the tip of pre-existing fractures causes by injected fluid pressure in a packed section of a well called hydraulic fracturing process. Efforts have been made to study the aforementioned phenomenon using different analytical, experimental and numerical techniques. However they did not consider closely conceptual geometrical models with reality for modeling the hydraulic fracturing test numerically in different laboratory and blocky scales which is the main objective of this research work. In this study, a systematic numerical laboratory experiments has been carried out using a three dimensional Particle Flow Code (PFC 3D ) based on Ahvaz – Bangestan petroleum reservoir data. At blocky scale also, a three dimensional Discrete Element Code (3DEC) with concept of fictional joint technique has been facilitated and the effects of operating parameters of injected flow such as flow rate and viscosity and also in-situ stress rate on the performance of the hydraulic fracturing process were studied. The simulation results by PFC 3D show that the fracture is formed along the maximum horizontal in-situ stress direction. Furthermore, the results of sensitivity analysis about the effects of operational parameters of fluid and also far field stress ratio on the created and propagated fractured by 3DEC represent that when fluid viscosity is increased, the rate of fracture propagation is decreased, while joint opening and wellbore pressure concentration is increased. In the other hand, with increasing fluid flow rate, fracture propagation rate, concentration of pore pressure is increased. Also with increasing in-situ stress rate the pore pressure in the direction parallel to the maximum horizontal stress is increased. When far field horizontal stresses are equal, pore pressure and displacement values is greater than the other cases while the fractures are less scattered.
ايجاد شکست کششي بر روي ديواره چاه و يا نوک شکستگي اوليه موجود و گسترش آن در سنگ، که در نتيجه فشار حاصل از سيال بر روي ديواره قسمتي از چاه و يا شکستگي صورت مي?گيرد، را شکافت هيدروليکي مي?گويند. اين روش يکي از تکنيک?هاي تحريک چاه? بوده که براي مخازني با نفوذپذيري کم تا متوسط که اگر با روش اسيدي تحريک شوند، نرخ توليد اقتصادي را فراهم نمي?کنند، مناسب است. به دليل اهميت مکانيزم شروع و گسترش شکست هيدروليکي در بهبود استخراج نفت و گاز از داخل چاه حفاري، در سال‌هاي اخير تلاش‌هاي بسياري براي مدلسازي اين فرآيند صورت گرفته است. در اين بين فهم بهتر فرآيند ايجاد و يا گسترش ترک در مدل هندسي با شکل نزديک به واقعيت که در روش‌هاي بکار رفته قبلي انجام نشده است، هدف انجام اين تحقيق مي‌باشد. از اينرو در اين مطالعه، ابتدا با استفاده از نرم‌افزار المان مجزاي PFC 3D در مدلي با مقياس آزمايشگاهي و با استفاده از داده‌هاي اطلاعاتي مخزن نفت اهواز‌-‌بنگستان، فرآيند مربوط به امکان شروع شکستگي و تاثير پارامتر ميداني رژيم تنش برجا، بر روي عملکرد اين فرآيند بررسي شده است. سپس اين پديده در اندازه نمونه بلوکي و با استفاده از نرم‌افزار المان مجزاي سه‌بعدي 3DEC، با استفاده از تکنيک درزه‌هاي ساختگي مدلسازي شده و مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين تأثير پارامترهاي عملياتي فرآيند شکست هيدروليکي از قبيل گرانروي و نرخ تزريق سيال و نيز اثر رژيم تنش برجا، بر روي عملکرد اين فرآيند مورد مطالعه قرار گرفته است. نتايج حاصل از مدلسازي بوسيله‌ي نرم‌افزار PFC 3D نشان مي‌دهد که شکستگي حاصل در راستاي تنش بيشينه‌ي افقي برجاي منطقه گسترش مي‌يابد. علاوه بر اين، تحليل حساسيت صورت گرفته با استفاده از نرم افزار 3DEC نشان مي‌دهد که با افزايش گرانروي سيال تزريقي سرعت گسترش شکاف هيدروليکي کاهش، ميزان بازشدگي درزه‌ها افزايش و تمرکز فشار اطراف چاه و رشد شکستگي در جهت تنش کمينه‌ي برجا افزون مي‌گردد. از سوي ديگر افزايش نرخ تزريق سيال تزريقي باعث افزايش سرعت گسترش شکست هيدروليکي، افزايش فشار سيال تزريق و افزايش جابجايي‌هاي القايي ناشي از فشار سيال، بر روي ديواره‌ي چاه مي‌گردد. تحليل حساسيت مربوط به نسبت تنش‌هاي برجاي افقي نيز بيانگر اين موضوع است که با افزايش نسبت تنش‌ بيشينه‌ي افقي به تنش کمينه‌ي افقي، فشار در جهت تنش بيشينه‌ افزايش و در راستاي ديگر شديداً کاهش مييابد. در مورد ميزان جابجايي‌هاي به‌وجود آمده نيز بدون در نظر گرفتن حالت تنش افقي يکسان، مقادير جابجايي‌ها در جهت تنش کمينه‌ي افقي افزايش و در جهت تنش بيشينه‌ي افقي،کاهش مي‌يابد. در حالت حاکم بودن شرايط تنش برجاي افقي يکسان، فشار و جابجايي بدست آمده براي نقاط پايش در هر چهار جهت بسيار بيشتر از ديگر حالات تنش مي‌باشد و رشد شکستگي در هر چهار جهت تقريباً متقارن مي‌باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی