نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

تأثیر چگالی شبکه شکست گسسته بر شکستگی هیدرو لیکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی معدن، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.
2 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران.
چکیده
اثرگذاری تزریق سیال شکست هیدرولیکی تحت تأثیر عوامل متعددی قرار دارد، از جمله ناپیوستگیهای اولیه مانند شبکه‌های گسستگی گسسته .در میان ویژگی‌های هندسی DFN ، تراکم شکستگی یک عامل حیاتی محسوب می‌شود. در مخازن عمیق که اغلب از سنگ‌های خشک داغ (HDR) تشکیل شده‌اند، انتقال حرارت از طریق سنگ و سیال، و همچنین جابه‌جایی و انتقال حرارت جابجایی درون سیال می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر واکنش سیال-سنگ داشته باشد. این مطالعه به بررسی تأثیر تراکم DFN بر گسترش شکست هیدرولیکی (HF) در HDR می‌پردازد، با تمرکز ویژه بر رفتار ترمو-هیدرو-مکانیکی (THM) HDR با استفاده از روش ترکیبی المان محدود-گسسته(FDEM) ، عوامل کنترل‌کننده کلیدی مانند دبی جریان، ویسکوزیته سینماتیکی سیال، بزرگی تنش برجا، بازشدگی اولیه شکستگی اولیه و دمای سیال مورد تحلیل قرار گرفته‌اند. یافته‌ها نقش قابل توجه تراکم DFN را در تعیین الگو و گستردگی انتشار HF تحت شرایط مختلف برجسته می‌کنند. علاوه بر این، نشان داده شده است که تعامل بین سیال و DFNs با تغییر در این عوامل کنترل‌کننده، به میزان قابل توجهی متفاوت است. با این حال، مطالعه نشان می‌دهد که تغییرات در تراکم DFN یا مقادیر عوامل کنترل‌کننده تأثیر ناچیزی بر میدان دما دارند. این امر به دلیل تبادل سریع حرارت بین سیال سرد و HDR است که به سرعت دمای سیال را افزایش می‌دهد و در نتیجه تغییرات دما ناچیز خواهد بود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1]      Lu SM (2018) A global review of enhanced geothermal system (EGS). Renewable and Sustainable Energy Reviews, 81, 2902-2921
[2]      Edenhofer O, Pichs-Madruga R, Sokona Y, Seyboth K, Kadner S, Zwickel T, Matschoss P (Eds.) (2011) Renewable energy sources and climate change mitigation: Special report of the intergovernmental panel on climate change. Cambridge University Press
[3]      Lund JW, Bjelm L, Bloomquist G, Mortensen AK (2008) Characteristics, development and utilization of geothermal resources–a Nordic perspective. Episodes Journal of International Geoscience, 31(1): 140-147
[4]      Dudley, B (2018) BP statistical review of world energy 2018. Energy economic, Centre for energy economics research and policy. British Petroleum, Available via https://www. bp. com/en/global/corporate/energy-economics/statistical-review-of-world-energy/electricity. html, 5
[5]      Clark JB (1949) A hydraulic process for increasing the productivity of wells. J Pet Technol 1(01) :1-8
[6]      Suchy, D. R., & Newell, K. D. (2011). Hydraulic fracturing of oil and gas wells in Kansas. Kansas Geological Survey.
[7]      Sherratt J, Haddad AS, Wejzerowski F, Rafati R (2021) Optimising well orientation in hydraulic fracturing of naturally fractured shale gas formations. J Nat Gas Sci Eng 94:104141
[8]      Chen B, Xiang J, Latham JP, Bakker RR (2020) Grain-scale failure mechanism of porous sandstone: an experimental and numerical FDEM study of the Brazilian Tensile Strength test using CT-Scan microstructure. Int J Roc Mech Min Sci 132:104348
[9]      Cheng Y, Lu Y, Ge Z, Cheng L, Zheng J, Zhang W (2018) Experimental study on crack propagation control and mechanism analysis of directional hydraulic fracturing. Fuel 218:316-324
[10]   Li D, Wang E, Li Z, Ju Y, Wang D, Wang X (2021) Experimental investigations of pressure stimulated currents from stressed sandstone used as precursors to rock fracture. Int J Roc Mech Min Sci 145:104841
[11]   Dehghan AN (2020) An experimental investigation into the influence of pre-existing natural fracture on the behavior and length of propagating hydraulic fracture. Eng Frac Mech 240:107330
[12]   Sarmadivaleh M, Rasouli V (2014) Modified Reinshaw and Pollard criteria for a non-orthogonal cohesive natural interface intersected by an induced fracture. Rock Mech Rock Eng 47(6) :2107-2115
[13]   Cheng W, Jin Y, Chen M (2015) Experimental study of step-displacement hydraulic fracturing on naturally fractured shale outcrops. J Geophys Eng 12(4) :714-723
[14]   Yin T, Li X, Cao W, Xia K (2015) Effects of thermal treatment on tensile strength of Laurentian granite using Brazilian test. Rock Mech Rock Eng 48(6) :2213-2223
[15]   Chaki S, Takarli M, Agbodjan WP (2008) Influence of thermal damage on physical properties of a granite rock: porosity permeability and ultrasonic wave evolutions, Constr Build Mater 22(7):1456-1461
[16]   Salimzadeh S, Paluszny A, Zimmerman RW (2016) Thermal effects during hydraulic fracturing in low-permeability brittle rocks. In 50th US Rock Mechanics/Geomechanics Symposium, OnePetro
[17]   Potyondy DO, Cundall PA (2004) A bonded-particle model for rock. Int J Roc Mech Min Sci 41(8) :1329-1364
[18]   Munjiza AA (2004) The combined finite-discrete element method. John Wiley Sons
[19]   Yang L, Wu S, Gao K, Shen L (2022) Simultaneous propagation of hydraulic fractures from multiple perforation clusters in layered tight reservoirs: Non-planar three-dimensional modelling. Energy 124483
[20]   [20]  Sharafisafa, M., Aliabadian, Z., Sato, A. et al. Coupled Thermo-hydro-mechanical Simulation of Hydraulic Fracturing in Deep Reservoirs Using Finite-Discrete Element Method. Rock Mech Rock Eng 56, 5039–5075 (2023). https://doi.org/10.1007/s00603-023-03325-z