مطالعه آزمایشگاهی اثر سیمان‌شدگی شکاف طبیعی بر گسترش شکافت هیدرولیکی در مخازن نفت و گاز نامتعارف

در این مطالعه برای بررسی مکانیسم گسترش شکافت هیدرولیکی در برخورد با شکاف طبیعی سیمانی‌شده، مجموعه‌ای از آزمون‌های آزمایشگاهی انجام گرفت. بدین منظور از تعدادی نمونه‌های ورقه‌‎ای شکل از جنس پلاستر پایه سیمانی با حضور شکاف‌های طبیعی (از پیش موجود) که از خصوصیات هیدرومکانیکی، ضخامت و موقعیت نسبی مختلف نسبت به یک چاه تزریق سیال برخوردار بودند، استفاده شد. نتایج نشان داد که شکافت هیدرولیکی القایی تمایل به قطع نمودن شکاف‌های طبیعی ضخیمی که از مواد نرم‌تر نسبت به سنگ میزبان یا خمیره نمونه برخوردار بوده را داشته و در قسمت‌هایی که شکاف‌های طبیعی ضخیم با مواد سخت‌تری پر شده‌اند، منحرف شده است. همچنین شکافت هیدرولیکی هنگامی‌که شکاف‌های طبیعی نازک بوده و از مواد پرکننده سخت‌تری پر شده‌اند، تمایل به قطع نمودن و عبور از آنها را داشته است. علاوه‌بر این، مشاهده شد که شکاف‌های طبیعی نازک و سخت زمانی‌که در فاصله نسبتاً نزدیک به چاه تزریق سیال قرار دارند، شکافت هیدرولیکی قادر به قطع نمودن آنها نبوده، اما هنگامی‌که در فاصله دورتر از چاه تزریق قرار می‌گیرند، شکافت هیدرولیکی ضمن برخورد با شکاف‌های طبیعی از آنها عبور می‌نماید. نتایج به‌دست آمده از این مطالعه حاکی از ارائه شواهد جدیدی از تاثیر نوع مواد پرکننده و یا سیمان شکاف طبیعی بر مکانیسم گسترش شکافت هیدرولیکی در نقطه برخورد و برهم‌کنش با آن را دارد.

The Laboratory Study of Cementing Effect of Natural Fracture on Hydraulic Fracture Propagation in Unconventional Oil and Gas Reservoirs

In this study, a series of laboratory tests using a hydraulic fracturing system were conducted to examine the behavior of an induced hydraulic fracture as it approached a cemented natural fracture. To achieve this, sheetlike test specimens were cast with natural fractures of varied mechanical properties, thickness, and relative position to a fluid injection port.  A tendency for the induced hydraulic fracture was shown to cross thick natural fractures filled with softer materials than the host rock and to be diverted by thick natural fractures with harder filling materials. The induced hydraulic fracture also tends to cross hard natural fractures when the natural fractures are relatively thin. In addition, the induced hydraulic fracture from the injection port was shown to be diverted by a thin, hard natural fracture that was placed relatively close to the injection port but crosses the same natural fracture when placed farther away from the injection port. Finally, the results provide a novel evidence of the impact of natural fracture filling materials on the outcome of hydraulic fracture propagation at its interaction with natural fractures.