مدلسازی فیزیکی و مطالعه آزمایشگاهی تاثیر رژیم تنش ها بر شکست هیدرولیکی

شکست هیدرولیکی، یکی از مهم ترین روش های تحریک مخازن نفت و گاز می باشد که برای افزایش جریان سیال از مخازن با تراوایی پایین به سمت چاه استفاده می شود. عوامل مختلفی، همچون رژیم تنش ها، درزه ها و شکستگی های طبیعی سازند، رئولوژی سیال، خواص مکانیکی سازند، شدت جریان سیال تزریقی و مشبک کاری بر روی فشار و هندسه شکست هیدرولیکی تاثیرگذار هستند. در این تحقیق، برای بررسی آزمایشگاهی تاثیر رژیم تنش ها بر شکست هیدرولیکی، با در نظر گرفتن شرایط مخزن، دستگاه سه محوره ای طراحی و ساخته شد. این دستگاه، توانایی اعمال تنش های ناهمسانگرد برجای زمین در مقیاس آزمایشگاهی را دارا می باشد. سپس ۳۲ نمونه مکعبی سیمانی با ابعاد ۱۰×۱۰×۱۰ سانتیمتر ساخته شد و تاثیر رژیم تنش ها، بر روی هندسه و فشار شکست هیدرولیکی، نمودار فشار-زمان و نحوه گسترش ریز ترک ها و شکستگی های متقاطع در دو حالت چاه قائم و افقی بررسی شد. نتایج مطالعات آزمایشگاهی نشان داد، با افزایش تنش افقی حداکثر در چاه قائم، فشار شکست، یک روند افزایشی- کاهشی و در چاه افقی، فشار شکست، یک روند تقریبا کاهشی را نشان می دهد. در چاه قائم، تاثیر تنش افقی حداکثر بر روی فشار شکست، بیشتر از تنش قائم است، در حالی که در چاه افقی، تاثیر تنش قائم، بیشتر از تنش افقی است. همچنین، با کاهش تنش تفاضلی افقی، در هر دو چاه قائم و افقی، ریز ترک ها و ترک های شاخه ای کوتاه بیشتر می شود. بررسی های آزمایشگاهی این تحقیق با استفاده از مواد شبه سنگی، رفتار مواد سنگی مطالعات قبلی را تایید می کند.

Keywords:

Physical modelling , Hydraulic fracturing , Stress regime , breakdown pressure , fracture geometry