پارامترهای موثر بر فشار شکست در آزمون شکست هیدرولیکی، مدل سازی به روش تفاضل محدود
نویسنده(گان):	علی لکی روحانی *، سعید فرخنده
چکیده:	اگرچه شکست هیدرولیکی دارای کاربردهای فراوانی می باشد اما فشار شکست بدست آمده از پروسه شکست هیدرولیکی دارای اهمیت فراوانی است، از این جهت که این فشار به تنش های برجای محیطی ارتباط پیدا می کند. در شکست هیدرولیکی سیال در طی زمان، به درون یک گمانه تزریق می شود تا زمانیکه فشار آن به حدی برسد که در جدار گمانه شکست کششی رخ دهد. فشار سیال درون گمانه، در لحظه رخداد شکست را فشار شکست می گویند که معادل است با نقطه پیک بدست آمده از منحنی فشار- زمان. روابط ساده و کلاسیکی وجود دارد که فشار شکست را به تنش های برجای محیطی ارتباط می دهد و تخمین تنش های برجا از چالش های مهم در ژئومکانیک می باشد. در این مقاله به مدل سازی شکست هیدرولیکی با استفاده از شبکه تفاضل محدود پرداخته می شود. مدل سازی به صورت دوبعدی با فرض کرنش مسطح می باشد. هدف از مدل سازی بررسی بر روی پارامترهای موثر بر فشار شکست می باشد، پارامترهایی که در روابط کلاسیک وجود ندارند اما موثر بر فشار شکست هستند. پس از صحت سنجی مدل و مطابق با نتایج این مقاله فشار شکست نه تنها به تنش های برجا و مقاومت کششی سنگ ارتباط دارد، بلکه شعاع گمانه ای که در آن شکست انجام می شود و ترک های از قبل موجود در جدار گمانه پارامترهایی موثر در شکست هیدرولیکی و فشار شکست هستند. تغییرات شعاع گمانه در حالت تنش های برجای همسان، تاثیری بر فشار شکست ندارد، اما در حالت تنش های ناهمسان، افزایش شعاع گمانه موجب کاهش فشار شکست می شود و با افزایش تنش انحرافی (اختلاف بین تنش های برجا) ، نرخ کاهش فشار شکست نیز افزایش می یابد.
کلیدواژگان:	شکست هیدرولیکی، تفاضل محدود، مدل سازی عددی، فشار شکست، تنش های برجا
نوع مقاله:	مقاله پژوهشی/اصیل
زبان:	فارسی
انتشار در:	نشریه مهندسی عمران امیرکبیر، سال پنجاهم شماره ۳ (امرداد و شهریور ۱۳۹۷)
صفحات:	۵۸۷ -۵۹۶
نسخه الکترونیکی:	متن این مقاله در سایت مگیران قابل مطالعه است.

Effective Parameters on Breakdown Pressure in Hydraulic Fracturing, Modeling with Finite Difference Method
Author(s):	Ali Lakirouhani *
Abstract:	Although hydraulic fracturing has many applications, but breakdown pressure from hydraulic fracturing process is very important, since this pressure is related to the in situ stresses. In hydraulic fracturing fluid over time, injected into a borehole until it reaches to the limit such that tensile fractures occur in the wellbore wall. At the moment of occurrence of fracture, fluid pressure within the wellbore, said the breakdown pressure that is equivalent to the peak point of the pressure-time curve. There are simple and classic relations that related breakdown pressure to the in situ stresses. Estimation of in-situ stresses is a major challenge in Geomechanic. In this paper, the finite difference modeling of hydraulic fracturing will be discussed. Modeling is base on two-dimensional plane strain assumptions. The purpose of the modeling is to study on parameters affecting the breakdown pressure, parameters that do not exist in the classical relations but affect the breakdown pressure. After validation of the model and in accordance with the results of this paper breakdown pressure not only is related to the in-situ stresses and rock tensile strength but also wellbore radius and pre-existing cracks in the wall of the wellbore are parameters that involved in hydraulic fracturing and breakdown pressure. For isotropic in situ stresses variation of wellbore radius dont effect on the breakdown pressure but for non-isotropic in situ stresses with increasing wellbore radius breakdown pressure decreases and with increasing deviatoric stresses (difference between in situ stresses), the rate of breakdown pressure reduction increases.
Keywords:	Hydraulic Fracturing، Finite Difference Method، Numerical modeling، Breakdown Pressure، In situ stresses
Article Type:	Research/Original Article
Language:	Persian
Published:	Amirkabir Journal of Civil Engineering, Volume:50 Issue: 3, 2018
Pages:	587 -596
Full text:	PDF is available on the website.