Skip to main content
SUPERVISOR
Raheb Bagherpour,Alireza Baghbanan,Hamid Hashemalhosseini
راحب باقرپور (استاد مشاور) علیرضا باغبانان (استاد راهنما) حمید هاشم الحسینی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahmoudreza Khalilbeyg
محمودرضا خلیل بیگ

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.
ایجاد شکست کششی بر روی دیواره چاه و یا نوک شکستگی اولیه موجود و گسترش آن در سنگ، که در نتیجه فشار حاصل از سیال بر روی دیواره قسمتی از چاه و یا شکستگی صورت می?گیرد، را شکافت هیدرولیکی می?گویند. این روش یکی از تکنیک?های تحریک چاه? بوده که برای مخازنی با نفوذپذیری کم تا متوسط که اگر با روش اسیدی تحریک شوند، نرخ تولید اقتصادی را فراهم نمی?کنند، مناسب است. به دلیل اهمیت مکانیزم شروع و گسترش شکست هیدرولیکی در بهبود استخراج نفت و گاز از داخل چاه حفاری، در سال‌های اخیر تلاش‌های بسیاری برای مدلسازی این فرآیند صورت گرفته است. در این بین فهم بهتر فرآیند ایجاد و یا گسترش ترک در مدل هندسی با شکل نزدیک به واقعیت که در روش‌های بکار رفته قبلی انجام نشده است، هدف انجام این تحقیق می‌باشد. از اینرو در این مطالعه، ابتدا با استفاده از نرم‌افزار المان مجزای PFC 3D در مدلی با مقیاس آزمایشگاهی و با استفاده از داده‌های اطلاعاتی مخزن نفت اهواز‌-‌بنگستان، فرآیند مربوط به امکان شروع شکستگی و تاثیر پارامتر میدانی رژیم تنش برجا، بر روی عملکرد این فرآیند بررسی شده است. سپس این پدیده در اندازه نمونه بلوکی و با استفاده از نرم‌افزار المان مجزای سه‌بعدی 3DEC، با استفاده از تکنیک درزه‌های ساختگی مدلسازی شده و مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تأثیر پارامترهای عملیاتی فرآیند شکست هیدرولیکی از قبیل گرانروی و نرخ تزریق سیال و نیز اثر رژیم تنش برجا، بر روی عملکرد این فرآیند مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از مدلسازی بوسیله‌ی نرم‌افزار PFC 3D نشان می‌دهد که شکستگی حاصل در راستای تنش بیشینه‌ی افقی برجای منطقه گسترش می‌یابد. علاوه بر این، تحلیل حساسیت صورت گرفته با استفاده از نرم افزار 3DEC نشان می‌دهد که با افزایش گرانروی سیال تزریقی سرعت گسترش شکاف هیدرولیکی کاهش، میزان بازشدگی درزه‌ها افزایش و تمرکز فشار اطراف چاه و رشد شکستگی در جهت تنش کمینه‌ی برجا افزون می‌گردد. از سوی دیگر افزایش نرخ تزریق سیال تزریقی باعث افزایش سرعت گسترش شکست هیدرولیکی، افزایش فشار سیال تزریق و افزایش جابجایی‌های القایی ناشی از فشار سیال، بر روی دیواره‌ی چاه می‌گردد. تحلیل حساسیت مربوط به نسبت تنش‌های برجای افقی نیز بیانگر این موضوع است که با افزایش نسبت تنش‌ بیشینه‌ی افقی به تنش کمینه‌ی افقی، فشار در جهت تنش بیشینه‌ افزایش و در راستای دیگر شدیداً کاهش مییابد. در مورد میزان جابجایی‌های به‌وجود آمده نیز بدون در نظر گرفتن حالت تنش افقی یکسان، مقادیر جابجایی‌ها در جهت تنش کمینه‌ی افقی افزایش و در جهت تنش بیشینه‌ی افقی،کاهش می‌یابد. در حالت حاکم بودن شرایط تنش برجای افقی یکسان، فشار و جابجایی بدست آمده برای نقاط پایش در هر چهار جهت بسیار بیشتر از دیگر حالات تنش می‌باشد و رشد شکستگی در هر چهار جهت تقریباً متقارن می‌باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی