12527

بررسي تحقيقات صورت گرفته در زمينه ي مدل هاي مختلف شبيه سازي فرايند شكافت هيدروليكي

1401

دكتر روح الدين ميري

دكتر حسين فاضلي

براي به‌دست‌آوردن درك جامع از مكانيسم‌هاي شكست هيدروليكي و بهبود آن، استفاده از مدل‌سازي براي پيش‌بيني شكستگي‌ها ضروري است با تمامي تحقيقات گسترده‌اي كه در طول نيم‌قرن گذشته توسط دانشگاه‌ها و صنايع انجام شده است، موضوع شبيه‌سازي شكست هيدروليكي هنوز در دست توسعه سريع قرار دارد. به‌منظور ارائه يك تصوير سازمان‌دهي شده و اطلاعاتي از زمينه تحقيقات، سعي شده محتواي فني در يك چارچوب منطقي خلاصه شود، بررسي‌ها به سه بخش اصلي تقسيم مي‌شود: فرايندهاي فيزيكي اساسي، روش‌هاي مدل‌سازي كلاسيك و مدل‌سازي عددي. در بخش 2، سه فرايند فيزيكي اساسي (تغيير شكل سنگ، جريان سيال و گسترش شكست) و ساير فرايندهاي ثانويه مواجهه شده در بحث شكست هيدروليكي بحث مي‌شوند. حل مشكل مرتبط با سه فرايند فيزيكي اساسي بخشي حياتي از شبيه‌ساز‌هاي شكست هيدروليكي است. انتقال مواد پروپانت بر تشكيل شكست نهايي تأثير قابل‌توجهي دارد كه به طور جداگانه مورد بررسي قرار مي‌گيرد. همچنين برجسته مي‌شود كه فرايندهاي ثانويه، از جمله پوروالاستيسيته، تأثير شكست‌هاي طبيعي، لايه‌هاي رخنموني، ناهمسان‌گردي و ناهمگني رسوبات، اغلب براي موفقيت طراحي و ارزيابي شكست هيدروليكي حياتي هستند و بايد در مدل‌هاي عددي به‌درستي نمايش داده شوند. در بخش‌هاي 3 و 4، مدل‌هاي كلاسيك شكست هيدروليكي از جمله مدل‌هاي PKN، KGD، P3D و PL3D و همچنين رويكردهاي جديد با استفاده از روش‌هاي عددي متنوع بررسي مي‌شوند. نظريات يا روش‌هاي عددي مورداستفاده براي شبيه‌سازي سه فرايند فيزيكي اساسي بحث مي‌شوند. مدل‌هاي كلاسيك شكست هيدروليكي كه بين دهه‌هاي 1950 تا 1980 توسعه يافته‌اند، شكست هيدروليكي را با هندسه ساده پيش‌بيني مي‌كنند، درحالي‌كه مدل‌هاي شكست هيدروليكي مدرن بر اساس روش‌هاي عددي متنوع قادر به پيش‌بيني گسترش پيچيده شكست هيدروليكي هستند. مزايا و معايب روش‌هاي عددي مختلف بررسي مي‌شوند. مدل‌هاي مبتني بر BEM با هزينه محاسباتي نسبتاً كمتري شبيه‌سازي شكست هيدروليكي را انجام مي‌دهند و در مقابل با مدل‌هاي تشكيل شكست غيرخطي و ناهمگني سنگ سازگار نيستند. مدل‌هاي شكست مبتني بر ناپيوستگي FEM قادر به شبيه‌سازي شكست هيدروليكي غير هم صفحه‌اي سه‌بعدي هستند، اما توانايي محدودي در مقابله با توپولوژي پيچيده ناشي از تعامل بين شكست هيدروليكي و شكست‌هاي طبيعي دارند. هر چند XFEM/GFEM به‌صورت خاص براي مسائل شكست توسعه يافته‌اند، اما همچنان با اين مشكل مواجه هستند.

10/21/2023 12:00:00 AM

80429

1402/07/30

Reviewing the research done in the field of different simulation models of the hydraulic fracturing process

شكاف هيدروليكي , شبيه سازي عددي شكاف هيدروليكي , روش المان محدود , روش المان محدود توسعه يافته , روش پيري ديناميكي , مهندسي نفت

hydraulic fracturing , Simulation of hydraulic fracturing , Finite Element Method , extended Finite Element Method , Petroleum engineering