تحلیل عددی تاثیر اشکال مختلف حفره در رشد ترک کششی

شبیه‌سازی عددی ژئومکانیکی مخازن نفتی و گازی امروزه جایگاه ویژه‌ای در علم مهندسی نفت و ژئومکانیک مخزن کسب کرده است. از این جهت ساخت مدل‌های عددی که متناسب با فضای متخلخل و پرفشار زیرزمینی است، جایگاه بسیار مهمی در تحلیل عددی رفتار سنگ و سیال مخازن هیدروکربوری دارد. یکی از جدیدترین روش‌های عددی برای مدلسازی رشد ترک، روش اجزا محدود توسعه یافته است. این روش ترک را به وسیله توابعی که به توابع غنی شده مرسوم‌اند مدلسازی کرده و نیاز به مش‌بندی مجدد ناحیه‌ آسیب را از بین می‌ببرد، بنابراین در این پژوهش، به مدلسازی عددی تاثیر اندازه حفره بر رشد ترک و مقایسه تاثیر اشکال مختلف آن با استفاده از روش اجزا محدود توسعه یافته پرداخته شده است، تا بتوان مقاومت بیشینه مخازن و مدل‌های پیچیده سنگی را به صورت نسبی با یکدیگر مقایسه کرد. در مرحله اول با تغییر اندازه حفره، مقدار فاکتور شدت تنش محاسبه و نحوه رشد ترک ارایه گردید. در مرحله بعد، نتایج نشان داد که شکل‌های مختلف حفره و زوایای قرارگیری آن بر فرآیند رشد ترک و شکست، تاثیر زیادی دارد. در نهایت با مدلسازی یک نمونه واقعی سنگ و معادل‌سازی حفرات موجود در آن با اشکال هندسی ساده، درک دقیق‌تری از نحوه عملکرد هر یک از پارامترهای موثر بر رشد ترک در پدیده‌هایی مانند شکست هیدرولیک، حاصل شد.

numerical analysis of effect of different shapes of pore on tensile crack growth

recent development in extended finite element method (xfem) opened new avenues thorough crack propagation problems. however, it ability to predict crack path in micro scale medium of a real porous rock is always questionable. in this work, numerical modeling of the effect of pore size on crack growth and comparison of the effect of different pore shapes and location has been developed using the finite element method to compare the maximum strength of reservoirs and complex rock models. the results showed that the equivalence of the main pores in the sample with simple geometric shapes such as circles, ellipses and angled shapes can well simulate the mechanical behavior of materials and crack growth in phenomena such as hydraulic fracturing.