Редактирование: Моделирование гидроразрыва пласта
Внимание! Вы не авторизовались на сайте. Ваш IP-адрес будет публично видимым, если вы будете вносить любые правки. Если вы войдёте или создадите учётную запись, правки вместо этого будут связаны с вашим именем пользователя, а также у вас появятся другие преимущества.
Правка может быть отменена. Пожалуйста, просмотрите сравнение версий, чтобы убедиться, что это именно те изменения, которые вас интересуют, и нажмите «Записать страницу», чтобы изменения вступили в силу.
Текущая версия | Ваш текст | ||
Строка 1: | Строка 1: | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
[[Файл:Hydro-fracture.gif|thumb|300px|right|[http://www.davidicke.com/articles/corporate-crime/43173-oil-and-gas-collection-hydraulic-fracturing-toxic-chemicals-and-the-surge-of-earthquake-activity-in-arkansas Схема гидроразрыва]]] | [[Файл:Hydro-fracture.gif|thumb|300px|right|[http://www.davidicke.com/articles/corporate-crime/43173-oil-and-gas-collection-hydraulic-fracturing-toxic-chemicals-and-the-surge-of-earthquake-activity-in-arkansas Схема гидроразрыва]]] | ||
Строка 18: | Строка 14: | ||
Особенности "реального" процесса гидроразрыва: | Особенности "реального" процесса гидроразрыва: | ||
* неоднорподность (в частности, слоистая структура) горной породы; | * неоднорподность (в частности, слоистая структура) горной породы; | ||
− | * | + | * changes in magnitude and/or orientation of the in situ confining stresses; |
− | * | + | * пристствие свободных порехностей; |
* утечка жидкости, используемой для гидроразрыва, в горную породу либо наоборот приток жидкости в трещины из породы; | * утечка жидкости, используемой для гидроразрыва, в горную породу либо наоборот приток жидкости в трещины из породы; | ||
* влияние температуры и сдвига на реологические свойства разрушающей жидкости; | * влияние температуры и сдвига на реологические свойства разрушающей жидкости; | ||
* закрытие трещин в следствие прекращения накачки жидкости, намеренной откачки жидкости или резкого изменения геометрии за счет образования трещин (разгрузка породы); | * закрытие трещин в следствие прекращения накачки жидкости, намеренной откачки жидкости или резкого изменения геометрии за счет образования трещин (разгрузка породы); | ||
− | * '''гидроразрыв так называемых ‘‘мягких’’ пород, таких как слабо | + | * '''гидроразрыв так называемых ‘‘мягких’’ пород, таких как слабо консолидированны such as weakly consolidated песчанник. Линейная механика разрушения к ним не применима!''' |
− | |||
− | + | == Проблемы, возникающие при использовании технологии гидроразрыва == | |
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | == | + | * proppant screenout |
+ | * proppant flowback | ||
+ | * fluid leak-off | ||
+ | |||
+ | == Методы, используемые в литературе == | ||
Для моделирования разрушения горной породы в процессе гидроразрыва используются как методы механики сплошной среды (ассимптотические методы, метод конечных элементов, метод граничных элементов), так и механики дискретных сред (метод дискретных элементов). | Для моделирования разрушения горной породы в процессе гидроразрыва используются как методы механики сплошной среды (ассимптотические методы, метод конечных элементов, метод граничных элементов), так и механики дискретных сред (метод дискретных элементов). | ||
=== Континуальные подходы к моделированию гидроразрыва === | === Континуальные подходы к моделированию гидроразрыва === | ||
− | |||
− | + | 2D Models | |
* Perkins‐Kern Nordgren (PKN) | * Perkins‐Kern Nordgren (PKN) | ||
* Khristianovich‐Geertsma‐DeKlerk (KGD) | * Khristianovich‐Geertsma‐DeKlerk (KGD) | ||
* Penny‐Frac | * Penny‐Frac | ||
− | |||
− | + | Lumped Parameter Models | |
− | * [http://www.carboceramics.com/fracpropt-software/ FracPro] | + | * [[http://www.carboceramics.com/fracpropt-software/ FracPro]] |
* FracPro‐PT | * FracPro‐PT | ||
− | + | Pseudo‐3D Models | |
− | * [http://www.mfrac.com/ MFRAC] | + | * [[http://www.mfrac.com/ MFRAC]] |
− | * [http://www.nsitech.com/index.php/stimplan-software.html StimPlan], e‐StimPlan | + | * [[http://www.nsitech.com/index.php/stimplan-software.html StimPlan]], e‐StimPlan |
* FracCade | * FracCade | ||
− | + | 3D Models | |
− | * [http://www.gohfer.com/ GOHFER] | + | * [[http://www.gohfer.com/ GOHFER]] |
− | * | + | * N‐StimPlan |
* Terra‐Frac | * Terra‐Frac | ||
Строка 65: | Строка 57: | ||
** материал резервуара (горной породы) считается линейно упругим; | ** материал резервуара (горной породы) считается линейно упругим; | ||
** в случае слоистого резервуара слои считаются параллельными и идеально сопряженными; | ** в случае слоистого резервуара слои считаются параллельными и идеально сопряженными; | ||
− | ** гидроразрыв происходит в одной вертикальной плоскости; | + | ** гидроразрыв происходит в одной вертикальной плоскости плоскости; |
** принимается модель Ньютоновской жидкости или жидкости с степенным учавнением состояния; | ** принимается модель Ньютоновской жидкости или жидкости с степенным учавнением состояния; | ||
Строка 90: | Строка 82: | ||
Для дискретного моделирования процесса гидроразрыва в литературе, как правило, применяется метод дискретных элементов (DEM). При этом горная порода представляется в виде "связанных" (bonded) частиц, как правило, сферической формы. Для описания взаимодействий между частицами (связей) используется модель [[BPM | Bonded Particle Model (BPM)]], реже модель упругого стержня, соединяющего центры частиц. Для описания течения жидкости в трещинах гидроразрыва применяется модель, изложенная в '''Shimizu Y. Fixed coarse-grid fluid scheme in PFC2D, Itasca Consulting Group, Inc., Minnesota, 2008'''. | Для дискретного моделирования процесса гидроразрыва в литературе, как правило, применяется метод дискретных элементов (DEM). При этом горная порода представляется в виде "связанных" (bonded) частиц, как правило, сферической формы. Для описания взаимодействий между частицами (связей) используется модель [[BPM | Bonded Particle Model (BPM)]], реже модель упругого стержня, соединяющего центры частиц. Для описания течения жидкости в трещинах гидроразрыва применяется модель, изложенная в '''Shimizu Y. Fixed coarse-grid fluid scheme in PFC2D, Itasca Consulting Group, Inc., Minnesota, 2008'''. | ||
+ | |||
Строка 118: | Строка 111: | ||
=== Моделирование динамики проппанта === | === Моделирование динамики проппанта === | ||
− | * ''' | + | * '''Adachia J., Siebritsb E., Peircec A., Desroches J. Computer simulation of hydraulic fractures // Int. J. of Rock Mechanics & Mining Sciences, 44, 2007, pp. 739–757 ([[Медиа: Adachi_SimulHydrFrac.pdf |download, pdf]])''' The transport and placement of proppant within the fracture is usually modeled by representing the slurry (i.e., the mixture of proppant and fluid) as a two-component, interpenetrating continuum. The distribution of proppant in the fracture is given by its volumetric concentration (defined as the probability of finding a proppant particle at a given point in space and time), which is the additional variable to be determined. In modeling proppant transport and placement, it is often assumed that: |
** both proppant and fluid are incompressible; | ** both proppant and fluid are incompressible; | ||
** the proppant particles are small compared to a characteristic lengthscale, in this case the fracture width; | ** the proppant particles are small compared to a characteristic lengthscale, in this case the fracture width; | ||
Строка 144: | Строка 137: | ||
== Возможные направления исследований == | == Возможные направления исследований == | ||
+ | 1. Моделирование движения пропанта в трещинах гидроразрыва при заданной и меняющейся геометрии трещин | ||
+ | * разработка математических и компьютерных моделей для описания динамики проппанта в жидкости, используемой для гидроразрыва | ||
− | + | * валидация моделей, решение тестовых задач (динамика одиночной частицы в жидкости под действием гравитационногго поля, течение жидкости с проппантом в канале постоянного сечения) | |
− | |||
− | |||
− | * валидация моделей, решение тестовых задач (динамика одиночной частицы в жидкости под действием гравитационногго поля, течение жидкости с проппантом в канале постоянного сечения) | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | * моделирование | + | * моделирование движения проппанта в трещине гидроразрыва |
− | * | + | * определение влияния параметров пропанта на стабилизацию трещин и повышение дебита скважины |
− | * | + | * исследование изменения проницаемости канала при высоких концентрациях проппанта (proppant bridges) |
− | * моделирование | + | 2. Разработка моделей разрушения горной породы в процессе гидроразрыва под действием жидкости на основе [[Метод динамики частиц | метода динамики частиц]] |
+ | * моделирование развития трещин в горной породе под действием давления, создаваемого жидкостью; | ||
− | + | 3. моделирование процесса создания и поддержания высокопроводимой трещины в целевом пласте для обеспечения притока добываемого флюида (газ, вода, конденсат, нефть либо их смесь) к забою скважины; | |
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | + | 4. выработка рекомендации по оптимизации процесса гидроразрыва с учетом конкретных геофизических условий. | |
− | |||
== Ссылки == | == Ссылки == | ||
* [http://www.aem.umn.edu/Solid-Liquid_Flows Direct Simulation of the Motion of Particles in Flowing Liquids] | * [http://www.aem.umn.edu/Solid-Liquid_Flows Direct Simulation of the Motion of Particles in Flowing Liquids] | ||
* [http://www.carboceramics.com/fracpropt-software/ Fracpro - fracture stimulation software ] | * [http://www.carboceramics.com/fracpropt-software/ Fracpro - fracture stimulation software ] | ||
− | * [http://www.mfrac.com/ MFRAC - simulation software] | + | * [http://www.mfrac.com/ MFRAC - simulation software designed specifically for unconventional formations] |
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
[[Category: Научные проекты]] | [[Category: Научные проекты]] | ||
[[Category: Механика дискретных сред]] | [[Category: Механика дискретных сред]] |