نقش خواص ژئومکانیکی در فرآیند گسترش شکست هیدرولیکی با استفاده از تکنیک شبکه شکستگی‌های مجزای موهومی

شکست هیدرولیکی از روش‌های مرسوم و رایج در تحریک چاه‌های هیدروکربوری با نفوذپذیری پایین به منظور بهبود تولید است. این روش جهت ایجاد شکاف‌های مصنوعی و تحریک جریان سیال در چاه‌های نفت و گاز کاربرد گسترده‌ای دارد. در این مقاله با استفاده از تکنیک شبکه شکستگی‌های مجزا، فرآیند گسترش شکستگی در نرم‌افزار اجزای مجزای udec شبیه‌سازی شد. این روش کلیدی برای شبیه‌سازی شکست هیدرولیکی است که قابلیت انجام آنالیز هیدرومکانیکی برای مدل‌سازی جریان سیال داخل شبکه شکستگی‌ها را داراست. به دلیل آنکه مدل‌سازی شروع یک شکستگی القایی در روش اجزای مجزا مشکل است، در این مقاله از تکنیک درزه‌های ساختگی برای شبیه‌سازی فرآیند استفاده شده است. در این راستا برای مدل‌سازی فرآیند گسترش شکستگی در محیطی معادل با خواص ماده سنگ، از درزه‌های موهومی استفاده شد. بدین منظور، خواص مقاومتی و مکانیکی ناپیوستگی‌ها معادل با خواص مقاومتی و مکانیکی ماده سنگ در نظر گرفته شد. سپس، نقش پارامترهای مکانیک سنگی شامل مدول الاستیسته، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی در فرآیند گسترش شکستگی بررسی شد. نتایج مدل‌سازی‌های عددی نشان دادند که با افزایش مدول الاستیسته و کاهش زاویه اصطکاک، گسترش شکست هیدرولیکی افزایش می‌یابد. همچنین افزایش مقدار چسبندگی تاثیر چشم‌گیری بر طول گسترش شکست ندارد، اما باعث کاهش بازشدگی شکاف هیدرولیکی می‌شود.

The Role of Geomechanical Properties in the Process of Hydraulic Fracturing Propagation by using Fictitious Discrete Fracture Network Technique

Hydraulic fracturing is one of the conventional and common methods to stimulate oil and gas formations with low permeability. This method is widely used for creating artificial fractures and stimulate fluid flow in oil and gas wells. In this paper, fracture propagation process was simulated by using a Discrete Fracture Network (DFN) in UDEC software. Discrete Element Method (DEM) is a key for simulating hydraulic fracturing which is capable of performing a fully coupled hydromechanical analysis to model fluid flow through a network of fractures. In this regard, fictitious joints were used for modeling fracture propagation in a medium with equal to intact rock properties. To achieve this goal, the mechanical and strength properties of discontinuities were considered equal to mechanical and strength properties of intact rock. Then, the role of rock mechanics parameters including elastic modulus, cohesion and friction angle were studied in the process of fracture propagation. The results of numerical simulations showed that the extended fracture length is increased by increasing the elastic modulus and decreasing the friction angle. Also, increasing in the cohesion does not have a significant effect on the extended fracture length, but it reduces the hydraulic fracture opening.