عنوان پایان‌نامه
مطالعه اثر نشت سیال بر واکنش بین شکافهای طبیعی و شکاف های هیدرولیکی با استفاده از روش اجزای محدود
- رشته تحصیلی
- مهندسی اکتشاف نفت
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3155;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72503;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3155;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72503
- تاریخ دفاع
- ۳۰ آذر ۱۳۹۴
- دانشجو
- محمدامین شریف نیک
- استاد راهنما
- عباس مجدی
- چکیده
- شکست هیدرولیکی، به فرآیند ایجاد شکاف در مخازن هیدروکربوری به وسیله تزریق، تحت فشار یک سیال با ویسکوزیته بالا به داخل یک چاه اطلاق می گردد که در صنایع نفت و گاز به صورت گسترده برای تحریک مخازن نفتی با نفوذپذیری پایین و در مخازن شکافدار به منظور ارتباط دادن بین شکاف های طبیعی که با چاه ارتباط ندارند مورد استفاده قرار می گیردد. اطلاعات صحرایی مربوط به عملیات شکست هیدرولیکی عمدتاً به صورت منحنی های فشار- زمان موجود است که تعیین هندسه واقعی ترک هیدرولیکی با استفاده از این اطلاعات به تنهایی ممکن نیست. از این رو، طراحی و کنترل فرآیند شکست هیدرولیکی تنها با تکیه بر مدل های ریاضی و عددی پیچیده امکان پذیر است. در این راستا طی چنددهه ی گذشته، مدل های تحلیلی و عددی متعددی شامل مدل های دوبعدی، شبه سه بعدی و سه بعدی، جهت پیش بینی محل، جهت و گستردگی شکاف های هیدرولیکی به کار گرفته شده اند. به طور کلی یکی ازعوامل موثر در مخازن شکافدار مرتبط بودن شکاف ها به یکدیگر می باشد. در صورتی که ارتباط بین این شکاف ها به خوبی صورت نپذیرد تولید از این مخازن اقتصادی نخواهد بود. از آن جا که امروزه در کشور ایران بسیاری از مخازن به نیمه دوم عمر خود رسیده اند، نیاز به انجام عملیات شکست هیدرولیکی در این مخازن، از جمله موارد ضروری و حائز اهمیت به شمار می رود. . به طور کلی پارامتر های مختلفی بر روی هندسه، رشد و توسعه شکاف ها موثر می باشند که برخی آن ها عبارتند از: 1-حالات مختلف توزیع تنش 2-نرخ سیال تزریقی 3-مدول یانگ 4-مقاومت کششی شکاف یا سختی شکاف 5-فشار منفذی اولیه 6-ضریب نشت سیال 8-ضخامت لایه سازند. نشت سیال یکی از مهمترین عوامل کنترل کننده عملیات شکست هیدرولیکی می-باشد. به این ترتیب مطالعه اثر نشت سیال بر که در چگونگی ایجاد و انتشار شکاف می تواند نقش اساسی را ایفا کند. تعیین جهت تشکیل شکست هیدرولیکی در مخازن شکافدار یک پارامتر کلیدی می باشد. در این پایان نامه شبیه سازی اندرکنش بین شکستگی هیدرولیکی و شکستگی طبیعی با استفاده از نرم افزار آباکوس و با به کارگیری از روش المان اجزای محدود توسعه یافته انجام شده است.به همین منظور از این رو در این مطالعه پژوهش در ابتدا به منظور اعتبار سنجی نحوه ی توزیع تنش های اطراف چاه از روابط کرش استفاده شده است. خطای قابل قبول حاصل شده، انطباق بسیار خوب نتایج عددی با روابط تحلیلی را نشان می دهد. در ادامه به منظور صحت نحوه ی توزیع جریان سیال در محیط متخلخل و تراوا از رابطه ی انتشار استفاده شده است که بر این اساس نتایج عددی حاصل از شبیه سازی با روابط تحلیلی مطابقت قابل قبولی را نشان می دهد. به این ترتیب بعد از کالیبره شدن مدل، تاثیر پارامتر های مربوط به سنگ و سیال بر روی ژئومتری شکاف با استفاده از روش المان اجزای محدود توسعه یافته مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت تاثیر نشت سیال در زوایای 0 و 90 درجه و فواصل گوناگون بین شکستگی هیدرولیکی و شکستگی طبیعی از یکدیگر مورد مطالعه قرار گرفته شده است. نتایج نشان دادتد که اثر نشت سیال بر روی اندرکنش بین شکاف طبیعی و شکاف هیدرولیکی تاثیرات مهمی را دارد و باعث به هم چسبیدن و گاهاً دور شدن آن ها از یکدیگر می شود که تابع طول شکاف طبیعی، فاصله بین شکاف طبیعی و شکاف هیدرولیکی در زاویه صفر درجه می باشد. اثر وجود شکاف طبیعی در مسیر رشد شکست هیدرولیکی نیز مورد بررسی قرار گرفت. به طور کلی حضور شکستگی طبیعی منجر به افزایش نرخ نشت سیال خواهد شد که میزان این افزایش در زاویه 90 درجه نسبت به زاویه 0 درجه بیشتر می باشد.سعی بر این است که با بررسی عوامل کنترل کننده نشت سیال در عملیات شکست هیدرولیکی، به راهکارهای کاهش این پارامتر در مخازن شکافدار بپردازیم.تاثیر میزان نرخ نشت سیال در اندرکنش بین شکستگی های طبیعی و هیدرولیکی با استفاده از روش اجزای محدود توسعه یافته مورد مطالعه قرار گرفته شده است. کلید واژه‌ها: شکست هیدرولیکی، گسترش شکستگی شکستگی طبیعی، نشت سیال، مخازن شکافدار، ، نفوذپذیروش اجزای محدود توسعه یافته
- Abstract
- Abstarct: Hydraulic fracturing is a process for creating some fractures in a reservoir based on high viscous fluid injection. In the past decades, two and three dimensional models were proposed in order to predict the direction, location and propagation of induced fractures. In general, connectivity of the porous medium in a reservoir is one of the most important aspects which directly affects economical issues. As majority of the reservoirs in Iran are in the second half of their production, hydraulic fracturing seems to be a vital process in order for enhancing the production capability of these reservoirs. Generally, several parameters influence fracture aperture determination including: stress distribution, rate of fluid injection, Young’s modulus, and tensile stress. Fluid leak off is one of the most important controlling parameters in hydraulic fracturing process which can significantly affect the state of fracture initiation and propagation. Hydraulic fracturing direction determination in naturally fractured reservoirs is a crucial parameter. Therefore, in this thesis, initially the Kirsch relations were used in order to validate the model for stress distribution around the well bore. The utilization of Kirsch relations indicated that the numerical model is correspondent to the analytical model. Afterwards, in order to validate fluid flow in porous media, the diffusion equations are used. The simulation results in this stage are also correspondent to the analytical relations. As the validation stages were carried out completely, effects of the rock and fluid parameters on the geometry of fracture are investigated in 0 and 90 degree directions at different distances between the natural and the hydraulic fracture by utilizing Extended Finite Element Method. This study indicates that the effect of fluid leak off in the interaction between the natural and hydraulic fracture play a significant role. This parameter may cause the natural and hydraulic fracture diverge from each other. Effect of the natural fracture in fracture propagation is also considered. As a result, the natural fracture increases the leak off rate where this increasing is higher in 90 degree direction than 0 degree direction. Keywords: Hydraulic fracturing, natural fracture, fluid leak off, fractured reservoir, Extended Finite Element Method.
