بررسی تاثیر ترک های طبیعی برروی میدان های تنش و جابه‌جایی مخازن هیدروکربوری نامتعارف تحت عملیات شکاف هیدرولیکی با استفاده از روش های المان محدود توسعه‌یافته و تابع سطوح تراز

یکی از پرکاربردترین روش های انگیزش چاه در مخازن هیدروکربوری نامتعارف، روش شکاف هیدرولیکی است. در این مقاله با استفاده از روش المان محدود توسعه‌یافته و تابع سطوح تراز به بررسی میدان های جابجایی و تنش در مخازن ترک‌دار با ترک های طبیعی موجود در آن در عملیات شکاف هیدرولیکی پرداخته می‌شود. جهت نیل به این امر، ابتدا روش المان محدود توسعه یافته پیاده‌سازی شده و مرز شکاف هیدرولیکی با استفاده از تابع سطوح تراز مدل‌سازی شده است. سپس در یک نمونه مشخص تحت نیروهای خارجی معادل عملیات شکاف هیدرولیکی، به بررسی پارامترهای تنش، کرنش و جابجای محیط مدنظر با استفاده از پخش تصادفی ترک های درون مدل در حضور شکاف هیدرولیکی در این مدل پرداخته می شود. تمام کدهای تحلیل عددی در این تحقیق در متلب b2018 نوشته شده است. طبق نتایج به دست آمده، چگالی و تجمع ریزترک ها در یک ناحیه میتواند الگوی میدان های جابجایی و تنش شکاف را تغییر دهد. همچنین نتایج نشان می‌دهد هرچقدر تجمع ریزترک ها در یک ناحیه بیشتر باشد، میدان تنش به وجود آمده تمایل دارد شکاف هیدرولیکی به سمت همان ناحیه گسترش پیدا کند. با توجه به اینکه بیشترین تمرکز تنش در محدوده نوک شکاف قرار دارد، در حالتی که گروهی از ریزترک ها در محدوده ای نزدیک نوک شکاف قرار داشته باشند، تمرکز تنش بصورت موضعی از نوک شکاف به سمت ناحیه تجمع ریزترک ها پخش می‌شود و این امر سبب کاهش تمرکز تنش در نوک شکاف خواهد شد. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد چگالی تجمع ریزترک‌ها با پخش میدان تنش رابطه مستقیم دارد به‌گونه‌ای که هرچقدر چگالی به تمرکز تنش یعنی نوک شکاف نزدیک‌تر باشد، میزان گسترش میدان در محدود چگالی بیشتر خواهد بود.

investigating the effect of natural fractures on the stress and displacement fields of unconventional hydrocarbon reservoirs under hydraulic fracturing operation using the extended finite element method and the level set function

one of the most widely used well stimulation methods in unconventional hydrocarbon reservoirs is the hydraulic fracturing method. in this article, using the developed finite element method and the function of level surfaces, the displacement and stress fields in cracked reservoirs with natural cracks in hydraulic fracturing are investigated. in order to achieve this, the developed finite element method has been implemented and the hydraulic fracture boundary has been modeled using the function of level surfaces. then, in a specific sample under external forces equivalent to hydraulic fracturing operation, the stress, strain and displacement parameters of the considered environment are investigated using the random distribution of cracks inside the model in the presence of hydraulic fracturing in this model. all numerical analysis codes in this research were written in matlab b2018. according to the obtained results, the density and accumulation of cracks in an area can change the pattern of displacement fields and crack stress. also, the results show that the more the accumulation of cracks in an area, the more the stress field created tends to spread the hydraulic crack towards the same area. considering that the greatest concentration of stress is in the region of the fracture tip, in the case that a group of cracks are located in a region near the fracture tip, the stress concentration spreads locally from the fracture tip to the area of accumulation of microcracks and this will reduce the stress concentration at the tip of the fracture. the obtained results show that the density of cracks accumulation has a direct relationship with the spread of the stress field in such a way that the closer the density is to the stress concentration i.e. the tip of the fracture, the higher the field expansion will be in the density limit.