ارایه رویکرد نوینی برای ساخت مغزه های مصنوعی شکسته با الگوی زبری تعریف شده برای آزمایش در شرایط مخزن

در این مقاله به فرآیند ساخت مغزه‌های مصنوعی با قطر 1.5 اینچ برای مطالعه شکستگی نمونه‌های مخزنی پرداخته می‌شود. این نمونه‌ها دارای الگوی منظم‌اند و تمرکز اصلی در خصوص آن‌ها، امکان اجرای زبری بطور کنترل شده است، بنابراین از الگوی کنگره‌ای (دندانه اره‌ای) به عنوان ساختار مصنوعی مفروض در طراحی الگوهای زبر استفاده شد. در روش‌های ایجاد سطوح زبر از طریق شکست سنگ، علاوه بر خارج کنترل بودن زبری، میکروشکستگی‌هایی همراه شکستگی اصلی ایجاد می‌شود. چنانچه از روش‌های پیشرفته برشی مانند سیستم‌های کنترل عددی رایانه‌ای بدین‌منظور استفاده شود؛ باطله برش به اندازه‌ای است که حجم باقیمانده در قیاس با حجم اولیه و مقیاس الگو، از نظر فنی کاملا مردود است. این موارد در کنار هزینه‌بر بودن تامین تجهیزات، پژوهشگران را عملا به استفاده از مغزه‌های مخزنی توام با آزمایش‌های مخرب مجبور می‌کند. در این مقاله روشی ساده اما مبتنی بر رویکرد ابتکاری ارایه شده است که در آن با هزینه کمتر، هیچ یک از این مشکلات وجود نخواهد داشت. در این روش در عین توانایی در اجرای الگو، می‌توان سطح مقطع مغزه را به صورت دوار نگه داشت. همچنین با توجه به قالب‌گیری مغزه، هیچ میکروشکستگی در مغزه وجود نخواهد داشت. این موارد در کنار تشابه ساختاری و بافتی مغزه‌های مصنوعی ساخته شده از بتن ویژه با ابعاد خاص، منجر به پاس شدن آزمون‌های کنترل کیفی تعیین سرعت عبور امواج اولتراسونیک و مقاومت فشاری تک محوری شد و در نهایت در دو طرح اختلاط، مقاومت قابل قبول بیش از 9890 و 11380  psi به دست آمد.

A New Method for Constructing Fractured Synthetic Cores with Defined Roughness Pattern Suitable for Testing in Reservoir Conditions

This article focuses on the process of manufacturing of 1.5inche diameter synthetic cores for fracture studies. The results of this study are suitable for rock mechanical studies as well as reservoir engineering and geomechanical experiments. These cores were manufactured by a fracture pattern, and the main focus on them was the possibility of performing the surface roughness characteristic in a controlled manner. In these cores, unlike the same examples, the roughness pattern was created nonrandomly. For this purpose, the Triangular form (Sawtooth) was used as a supposed synthetic structure in the design of rough patterns. To achieve this goal, Reactive Powder Concrete (RPC) has been selected as the main material after studying on a variety of materials to make synthetic samples. To perform concrete, and considering RPC, several mixing designs were tested. The accepted mixing designs are compared together and presented as the results of the research. The structure and texture of provided core are similar to natural ones, in comparison with the other common samples were made of fiberglass. High Uniaxial Compressive Strength (UCS), and ability to implementation a variety of specific and complex geometric patterns such as Triangular Pattern (Sawtooth form), are two complementary advantages of the proposed samples. It should be mentioned that making the patterns on natural rocks is usually impossible, and also expensive, while cheap with high UCS in the case of synthetic samples. Also these cores haven’t any microfractures. The capability of perfectly suiting the particles helps to implement variety patterns.