بررسی عددی تاثیر میزان نفوذپذیری سازند و هرزروی سیال داخل ترک بر روی مشخصات شکاف هیدرولیکی در مخازن نفت و مقایسه با مدل های تحلیلی KGD وPKN

از نقطه نظر مهندسی مخازن نفت، نحوه افزایش تولید از مخازن دارای نفوذپذیری کم و چاه های آسیب دیده، یکی از مهم ترین و پرچالش ترین مسائل می باشد. به خصوص اگر این مخازن دارای ذخایر نفتی بالابوده و پتانسیل تولید بیشتری را داشته باشند. روش شکافت هیدرولیکی یکی از روش های ازدیاد برداشت از مخازن نفتی است که در چند دهه گذشته مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است.با تزریق سیال تحت فشار به داخل مخزن، می توان به تنش های برجا و مقاومت کششی سنگ غلبه کرده و در سنگ ترک ایجاد کرد. شرایط ژئومکانیکی مخزن از قبیل سختی سنگ، تنش های برجا، مقاومت کششی، میزان نفوذپذیری مخزن، میزان هرزروی سیال داخل ترک به مخزن و ... مستقیما بر مشخصه های شکاف هیدرولیکی ایجاد شده تاثیر می گذارند. مدل های تحلیلی مختلفی برای پیش بینی مشخصه های ترک هیدرولیکی وجود دارد. در این میان، دو مدل KGD و PKN از مشهورترین و کاربردی ترین مدل های تحلیلی شکاف هیدرولیکی هستند. هر دو مدل با در نظر گرفتن شرایط کرنش مسطح در فضای دوبعدی، ولی با دو رویکرد متفاوت ( مدل اول در صفحه افقی و مدل دوم  در صفحه قائم) مشخصه های ترک را محاسبه می نمایند. در این مدل ها برخی از مولفه های اثرگذار از جمله میزان نفوذپذیری سنگ مخزن و میزان نشت سیال از جداره های ترک مورد توجه قرار نگرفته اند.هدف از انجام این پژوهش، بررسی اثر هرزروی سیال تزریق شده به داخل مخزن می باشد که تاثیر زیادی در موفقیت یا عدم موفقیت عملیات شکافت هیدرولیکی دارد. در مقاله حاضر، تاثیر دو پارامتر مهم میزان نفوذپذیری سنگ مخزن و میزان نشت سیال از جداره های ترک به مخزن بر روی مشخصات شکاف هیدرولیکی، با استفاده از مدل سازی عددی به روش XFEM مورد مطالعه قرار گرفته و میزان تاثیر آن ها بر طول و عرض ترک و فشار سیال در دهانه ترک مورد ارزیابی قرار گرفته است. از مقایسه نتایج مدلسازی عددی و نتایج به دست آمده از فرمول های تحلیلی KGD و PKN مشخص شد که دو پارامتر میزان نفوذپذیری سازند و ضریب نشت جداره های ترک که در روابط تحلیلی در نظر گرفته نشده اند، تاثیر زیادی بر روی مشخصات شکاف هیدرولیکی دارند. لذا برای طراحی موفقیت آمیز و بهینه عملیات شکافت هیدرولیکی باید تاثیر هرزروی سیال نیز در نظر گرفته شود.

کلیدواژه ها:

Hydraulic Fracture ، KGD ، PKN ، Cohesive crack ، Permeability ، Leak-off fluid