Mô hình thủy - cơ giới rõ ràng cho việc mô phỏng fracturing thủy lực trong các mạng lưới nứt rời rạc tùy ý

International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics - Tập 37 Số 14 - Trang 2278-2300 - 2013
Pengcheng Fu1, S. M. Johnson1, Charles R. Carrigan1
1Atmospheric, Earth, and Energy Division; Lawrence Livermore National Laboratory; Livermore CA 94550 U.S.A.

Tóm tắt

TÓM TẮTMô phỏng fracturing thủy lực trong sự hiện diện của một mạng lưới nứt tự nhiên là một nhiệm vụ đầy thách thức, do những tương tác phức tạp giữa chất lỏng, ma trận đá và các giao diện đá, cũng như sự tương tác giữa các vết nứt đang phát triển và các giao diện tự nhiên đã tồn tại. Hiểu những tương tác phức tạp này thông qua mô hình hóa số là rất quan trọng cho việc thiết kế các chiến lược kích thích tối ưu. Trong bài báo này, chúng tôi trình bày một phương pháp tích hợp rõ ràng, hoàn toàn kết hợp mô hình phần tử rời rạc và phần tử hữu hạn để mô phỏng fracturing thủy lực trong các mạng nứt tùy ý. Các quá trình vật lý riêng lẻ liên quan đến fracturing thủy lực được xác định và xử lý như các mô-đun riêng biệt: một phương pháp phần tử hữu hạn cho geomechanics trong ma trận đá, một phương pháp thể tích hữu hạn để giải quyết động lực học chất lỏng, một mô hình khớp geomechanical cho sự phân giải giao diện, và một mô-đun remeshing thích ứng. Mô hình được xác minh dựa trên giả thuyết đóng rắn Khristianovich–Geertsma–DeKlerk cho sự phát triển của một vết nứt thủy lực đơn lẻ và được xác thực với các kết quả thử nghiệm trong phòng thí nghiệm về sự tương tác giữa một vết nứt thủy lực đang phát triển và một vết nứt đã tồn tại. Kết quả sơ bộ của việc mô phỏng fracturing thủy lực trong một hệ thống nứt tự nhiên gồm nhiều vết nứt cũng được trình bày. Bản quyền © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.2118/13224‐PA

10.2118/8297‐PA

WarpinskiNR BranaganPT PetersonRE WolhartSL UhlJE.Mapping hydraulic fracture growth and geometry using microseismic events detected by a wireline retrievable accelerometer array.Proceedings of SPE Gas Technology Symposium 1998.Society of Petroleum Engineers. DOI:10.2118/40014‐MS.

CipollaCL WrightCA.Diagnostic techniques to understand hydraulic fracturing: what why and how.Proceedings of SPE/CERI Gas Technology Symposium 2000.Society of Petroleum Engineers. DOI:10.2118/59735‐MS.

KhristianovicSA ZheltovYP.Formation of vertical fractures by means of highly viscous liquid.Proceedings of the Fourth World Petroleum Congress Rome 1955;579–586.

Hubbert KM, 1957, Mechanics of hydraulic fracturing, Transactions of The American Institute of Mining and Metallurgical Engineers, 210, 153

10.2118/89-PA

10.2118/2458-PA

10.2118/3009-PA

10.1016/j.ijrmms.2006.11.006

KingGE HaileL ShussJ DobkinsTA.Increasing fracture path complexity and controlling downward fracture growth in the Barnett shale.Proceedings of SPE Shale Gas Production Conference(SPE 119896) 2008. DOI:10.2118/119896‐MS.

10.1061/(ASCE)1532‐3641(2004)4:1(35)

10.1115/1.2047596

10.1002/nme.308

10.1103/PhysRevE.75.066109

Dahi‐TaleghaniA.Analysis of hydraulic fracture propagation in fractured reservoirs: an improved model for the interaction between induced and natural fractures. Doctoral dissertation Texas A&M University 2009.

10.1016/S0894‐9166(09)60295‐0

10.1007/s10704‐010‐9515‐4

DamjanacB GilI PierceM et al.A new approach to hydraulic fracturing modeling in naturally fractured reservoirs.Proceedings of the 44th US Rock Mechanics Symposium and 5th US‐Canada Rock Mechanics Symposium Salt Lake City Utah ARMA 10–400 2010.

10.1002/nag.905

10.1002/nag.1131

Zienkiewicz OC, 2005, Finite Element Method – Its Basis and Fundamentals

JohnsonSM MorrisJP.Modeling hydraulic fracturing for carbon sequestration applications.Proceedings of the 43rd US Rock Mechanics Symposium and the 4th US‐Canada Rock Mechanics Symposium Asheville NC ARMA 09–30 2009.

10.1016/j.engfracmech.2012.04.010

10.1002/nme.1620100103

Shih CF, 1976, Crack extension modeling with singular quadratic isoparametric elements, International Journal of Fracture, 12, 647, 10.1007/BF00034654

10.1002/nme.1620110217

10.1002/nme.1620110109

10.1002/nme.1620151002

10.1007/BF00019788

10.1115/1.3656897

10.1007/BF00035493

Papanastasiou P, 1999, The effective fracture toughness in hydraulic fracturing, International Journal of Fracture, 96, 127, 10.1023/A:1018676212444

10.1016/j.cma.2004.10.014

10.1016/0148‐9062(85)93227‐9

10.1016/0148‐9062(92)93656‐5

10.1016/S0148‐9062(98)00165‐X

Valko P, 1995, Hydraulic Fracture Mechanics

BlantonTL.An experimental study of interaction between hydraulically induced and pre‐existing fractures.Proceedings of SPE Unconventional Gas Recovery Symposium. Pittsburgh Pennsylvania. Society of Petroleum Engineers 1982;559–571. DOI:10.2118/10847‐MS.

10.1016/0148‐9062(94)00037‐4

10.1029/2007JB005327

10.1134/S0015462808030101

GuH WengX.Criterion for fractures crossing frictional interfaces at non‐orthogonal angles.Proceedings of the 44th US Rock Mechanics Symposium and 5th U.S.‐Canada Rock Mechanics Symposium Salt Lake City Utah ARMA 10–198 2010.

10.1016/j.ijimpeng.2006.09.006

10.1007/s10704‐007‐9085‐2

10.1080/17486020902767354

Thông tin
Thông tin xuất bản

International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics

Tập 37 Số 14

2278-2300

Thông tin tác giả