تعیین حداقل فشار لازم برای آغاز رشد ترک، در عملیات شکست هیدرولیکی

عملیات شکست هیدرولیکی، یکی از روش های افزایش بازده چاه های نفت و گاز محسوب می شود. این عملیات، فرآیندی است که در آن سیال با نرخ تزریقی نسبتا بالا درون چاه پمپ می شود. عملیات پمپ کردن تا جایی ادامه می یابد که فشار به حدی برسد که باعث ایجاد و سپس گسترش شکافی در دیواره چاه شود. در این مقاله، هدف تعیین حداقل فشار لازم برای آغاز رشد شکاف، از محل شکاف اولیه ایجادشده در دیواره چاه، است. این بررسی از این نظر اهمیت دارد که اگر حداقل فشار لازم برای آغاز رشد شکاف مشخص باشد، می توان در انتخاب پمپ مورد نیاز، با دقت بیشتری عمل کرد و از هزینه های غیر لازم خودداری نمود. اما از آنجایی که روش شکست هیدرولیکی اساسا یک فرآیند بروز و گسترش ترک است، استفاده از مبانی مکانیک شکست می تواند ابزاری مناسب برای بررسی مناسب و مطالعه دقیق تر رفتار شکست توده های سنگی باشد. در این بررسی نمودارهای حداقل فشار لازم برای آغاز رشد شکاف، در حالت های مختلف یک چاه در حین عملیات شکست هیدرولیکی ارائه شده است. بدین منظور تعداد زیادی مدل المان محدود چاه ترک دار، در معرض بارگذاری های مختلف، مورد تحلیل قرار گرفته است. همچنین تاثیر پارامترهای مختلف نظیر تنش های ساختاری، عمق نسبی ترک اولیه ایجادشده در دیواره چاه و نیز زاویه چاه، بر حداقل فشار لازم برای آغاز و گسترش شکاف، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که مهمترین پارامتر اثرگذار بر حداقل فشار لازم، تنش افقی مینیمم در اعماق زمین است. افزایش تنش برجای افقی مینیمم، فشار شکست بیشتری را موجب می شود. ضمنا با ایجاد چاه مایل می توان با فشار پمپ کمتری، شکاف را گسترش داد.