مدل سازی عددی پدیده شکست هیدرولیکی با در نظر گرفتن درزه های از پیش موجود

شکست هیدرولیکی روشی نوین و پرکاربرد جهت استحصال ذخایر و منابع انرژی موجود در اعماق زمین است. با توجه به افزایش مصرف انرژی از یک سو و اتمام ذخایر انرژی از سوی دیگر، در آینده ای نه چندان دور استفاده از این روش به عنوان امری ضروری مبدل خواهد شد. پارامترهای مهم زیادی در این روش  تاثیرگذار هستند که از جمله ی آن ها می توان به فشار و نحوه ی اعمال آن به منظور ایجاد شکستگی و پیشرفت درزه درون لایه های سنگی اشاره نمود. پارامتر مهم دیگر در این روش، اندرکنش میان شکستگی های طبیعی از پیش موجود با زوایای مختلف و شکست هیدرولیکی ایجاد شده، می باشد. با توجه به هزینه های بالای این فرآیند، هدف از انجام این پژوهش رسیدن به بهینه ترین حالت ممکن برای بیشترین میزان پیشرفت شکست هیدرولیکی و در عین حال استفاده از کمترین مقدار فشار شکست است که با استفاده از مدل سازی عددی به وسیله ی نرم افزار المان مجزاء PFC از شرکت آیتسکا به صورت دو بعدی بر روی نمونه سنگ های پوچئون گرانیت با رفتار شکننده و مقاومت بالا انجام می شود. برای ساخت نمونه به روش المان مجزا در نرم افزار PFC از دیسک های دایره ای در دو بعد استفاده می شود که این ذرات به وسیله پیوندهایی با یکدیگر در تماس هستند و برای اعمال بارگذاری بر روی نمونه دیوارهایی وجود دارند که با این دیسک ها در تعامل می باشند. به منظور ایجاد پیوند میان ذرات از مدل باند مسطح و برای ایجاد شکستگی های طبیعی از پیش موجود از روش شبکه شکستگی استفاده می شود. با توجه به نتایج به دست آمده مشخص گردید که با افزایش نرخ اعمال بارگذاری، نمونه در زمان کمتری به فشار شکست رسیده و شکسته می­شود ولی مقدار فشار شکست افزایش می­­یابد. هم چنین با افزایش زاویه شکست طبیعی نسبت به افق (در جهت ساعتگرد)، نمونه در فشار شکست کمتری شکسته می­شود. در نهایت هم با افزایش فاصله شکست طبیعی از مرکز نمونه، تاثیر حضور درزه در نمونه کاهش می یابد و فشار شکست به حالت بدون درزه نزدیک می­شود.

کلیدواژه ها:

Hydraulic fracture ، Natural fracture ، Distinct Element Method ، Breakdown pressure ، PFC. ، شکست هیدرولیکی ، شکست طبیعی ، روش المان مجزاء ، فشار شکست ، PFC