شبیه سازی عددی ایجاد شکاف هیدرولیکی در مخازن نفتی براساس دو مدل KGD و PKN

ایجاد شکاف های مصنوعی در مخازن هیدروکربوری با تزریق آب یا سیالات دیگر تحت فشار بالا، یکی از روش های تحریک چاه های نفت و گاز است که در دو دهه اخیر از دیدگاه ژئومکانیک، نفت و محیط زیست مورد توجه قرار گرفت هاست. یکی از رایج ترین کاربر دهای این روش، بهره برداری از مخازن غیرمتعارف نفت و گاز با ضریب نفوذپذیری خیلی پایین می باشد . دانستن ابعاد ترک ایجاد شده و فشار سیال مورد نیاز برای ایجاد ترک، علاوه بر صرفه اقتصادی باعث طراحی بهینه عملیات شکاف هیدرولیکی می شود. برای تعیین ابعاد هندسی و فشار دهانه ترک ، تاکنون مدل های تحلیلی متعددیارائه شده است. مدل های KGD و PKN دونمونه از مدل های تحلیلی پرکاربرد برای تعیین ابعاد و فشار دهانه ترک می باشد. در این مقال به بررسی ژئومکانیکی دو مدل عددی که بر اساس فرضیات مدل های تحلیلی KGD و PKN ساخته شده اند، پرداخته شده و نتایج حاصل از مدل های عددی با نتایج فرمول های تحلیلی KGD و PKN مقایسه شده است. از نرم فزار آباکوس برای مدلسازی عددی و از روش XFEM ( روش المان محدود توسعه یافته) برای رشد ترک استفاده شده است . معیار رشد ترک نیز ترک چسبنده در نظر گرفته شده است.نتایج حاصله نشان می دهد که به علت تفاوت در فرضیات به کاررفته در مدل های تحلیلی KGD و PKN ، جواب های مدل سازی عددی در برخی موارد اختلافاتی با نتایج تحلیلی دارد . همچنین برخی از موارد نظیر تنش های برجا و ... که در در مدل های KGD و PKN لحاظ نشده اند، می توانند تاثیرات قابل توجهی در نتایج داشته باشند .

کلیدواژه ها:

شکاف هیدرولیکی ، مدل KGD ، مدل PKN ، XFEM ، ترک چسبنده