المانهای فرآیند ﺷﮑﺴﺖ هیدرولیک

[فاطمه یاس]

ظرفیت ﯾﮏ ﭼﺎه ﺑﺮای ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺳﯿﺎﻻت ﻫﯿﺪروﮐﺮﺑﻮری واﺑﺴﺘﻪ ﺑﻪ ﺗﺮاواﯾﯽ ﻃﺒﯿﻌﯽ ﻣﺨﺰن و ﺗﻐﯿﯿﺮات ﻧﺎﺷﯽ از ﻋﻤﻠﯿﺎت ﺣﻔﺎری در ﻧﺰدﯾﮏ ﭼﺎه است؛ ﺑﺎ اﯾﺠﺎد ﺷﮑﺎفهای ﻫﯿﺪروﻟﯿﮑﯽ ﻣﯽ ﺗﻮان ﺗﻮﻟﯿﺪ ﭼﺎهها را ﺑﻬﺒﻮد داد.


ﺷﮑﺎف ﻫﯿﺪروﻟﯿﮑﯽ ﺑﻪ ﺷﮑﺎﻓﯽ اﻃﻼق ﻣﯽ ﺷﻮد ﮐﻪ ﺑﺮ اﺛﺮ ﻓﺸﺎر ﻧﺎﺷﯽ از ﺗﺰرﯾﻖ ﺳﯿﺎل اﯾﺠﺎد ﻣﯽ ﺷﻮد. در ﻋﻤﻠﯿﺎت ﺷﮑﺴﺖ ﻫﯿﺪروﻟﯿﮑﯽ، ﺳﯿﺎل ﺑﺎ ﻓﺸﺎری ﺑﺎﻻﺗﺮ از ﻓﺸﺎر ﺷﮑﺴﺖ ﺳﺎزﻧﺪ در ﺳﺎزﻧﺪ ﺗﺰرﯾﻖ ﻣﯽ شود. ﺑﺮای ﺗﺤﺮﯾﮏ ﯾﮏ ﻧﺎﺣﯿﻪ ﺧﺎص، آن را ﻣﺸﺒﮏ ﮐﺎری ﻣﯽ ﮐﻨﻨﺪ و ﺑﺎ ﭘﻼگهای ﻗﺎﺑﻞ ﺑﺎزﯾﺎﻓﺖ آن ﻧﺎﺣﯿﻪ را از ﺳﺎﯾﺮ ﻧﻮاﺣﯽ ﺟﺪا ﻣﯽ ﮐﻨﻨﺪ. ﺳﭙﺲ اﯾﻦ ﻧﺎﺣﯿﻪ ﺗﺤﺖ ﻓﺸﺎر ﻗﺮار ﻣﯽ ﮔﯿﺮد ﺗﺎ ﺟﺎﯾﯽ ﮐﻪ ﻓﺸﺎر ﺑﻪ ﻓﺸﺎر ﺷﮑﺴﺖ ﻣﯽ رﺳﺪ و ﺷﮑﺎف اﯾﺠﺎد ﻣﯽشود. ﺑﺎ اداﻣﻪ ﺗﺰرﯾﻖ ﺳﯿﺎل، ﺷﮑﺎف در ﺳﺎزﻧﺪ ﮔﺴﺘﺮش ﻣﯽ ﯾﺎﺑﺪ.

ﻓﯿﺰﯾﮏ ﺷﮑﺴﺖ ﻫﯿﺪروﻟﯿﮑﯽ

اﻧﺪازه، ﺟﻬﺖ و ﻓﺸﺎر ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز ﺑﺮای اﯾﺠﺎد ﺷﮑﺎف ﻫﯿﺪروﻟﯿﮑﯽ واﺑﺴﺘﻪ ﺑﻪ ﺗﻨشهای درﺟﺎ است. ﻣﯿﺪان ﺗﻨﺶ ﺑﻪ وﺳﯿﻠﻪ ﺳﻪ ﻣﻮﻟﻔﻪ اﺻﻠﯽ ﺗﻨﺶ ﻓﺸﺎری ﮐﻪ ﻋﻤﻮد ﺑﺮ ﯾﮑﺪﯾﮕﺮ است، ﺗﻌﺮﯾﻒ ﻣﯽ ﺷﻮد (ﺷﮑﻞ ١).

اﻧﺪازه و ﺟﻬﺖ اﯾﻦ ﺗﻨشها واﺑﺴﺘﻪ ﺑﻪ رژﯾﻢ ﺗﮑﺘﻮﻧﯿﮏ ﻣﻨﻄﻘﻪ، ﻓﺸﺎر ﻣﻨﻔﺬی، ﻋﻤﻖ ﻻﯾﻪ ﻫﺎ و ﺧﺼﻮﺻﯿﺎت ﺳﻨﮓ است. ﻣﮑﺎﻧﯿﺰم اﯾﺠﺎد ﺷﮑﺎف ﻫﯿﺪروﻟﯿﮏ ﻣﮑﺎﻧﯿﺰﻣﯽ ﮐﺸﺸﯽ اﺳﺖ. ﺷﮑﺎف در جهت ﮐمترﯾﻦ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺎز ﻣﯽ ﺷﻮد. اﮔﺮ ﻣﺎﮐﺰﯾﻤﻢ ﺗﻨﺶ ﻓﺸﺎری در ﺟﻬﺖ ﻋﻤﻮدی (ﻧﺎﺷﯽ از ﻻﯾﻪﻫﺎی ﺑﺎﻻﯾﯽ) ﺑﺎﺷﺪ، ﺷﮑﺎف در ﺟﻬﺖ ﻋﻤﻮدی ﺗﺸﮑﯿﻞ ﺧﻮاﻫﺪ ﺷﺪ. ﭘﺲ از آن ﮐﻪ ﻓﺸﺎر ﺗﺰرﯾﻖ ﺑﺮ ﺗﻨﺶ ﻣﯿﻨﯿﻤﻢ اﻓﻘﯽ ﻏﻠﺒﻪ ﮐﺮد ﺷﮑﺎف در ﺟﻬﺖ ﻋﻤﻮد ﺑﺮ ﺗﻨﺶ اﻓﻘﯽ ﻣﯿﻨﯿﻤﻢ ﮔﺴﺘﺮش ﻣﯽ ﯾﺎﺑﺪ.

[SUP]ﺷﮑﻞ ١: ﺟﻬﺖ ﺗﻨشهای درﺟﺎ و ﺟﻬﺖ ﮔﺴﺘﺮش ﺷﮑﺎف ﻫﯿﺪروﻟﯿﮑﯽ[/SUP]​

پس از آغاز ﺷﮑﺴﺖ ﺳﺎزﻧﺪ

ﺑﻪ ﻣﺤﺾ اﯾن که ﺳﺎزﻧﺪ ﺷﮑﺴﺘﻪ ﺷﺪ ﯾﮏ اﻓﺖ ﻓﺸﺎر ﻧﺎﮔﻬﺎﻧﯽ در ﺳﻄﺢ ﻣﺸﺎﻫﺪه ﻣﯽ ﺷﻮد ﮐﻪ در واﻗﻊ ﺑﻪ ﺧﺎﻃﺮ ورود ﺳﯿﺎل ﺑﻪ ﺳﺎزﻧﺪ ﺷﮑﺴﺘﻪ ﺷﺪه است. ﺑﺮای اﯾنکه ﺳﻨﮓ ﺷﮑﺴﺘﻪ ﺷﻮد، ﻓﺸﺎر ﺷﺮوع ﺷﮑﺴﺖ ﺑﺎﯾﺪ از ﻣﺠﻤﻮع ﺗﻨﺶ ﻣﯿﻨﯿﻤﻢ اﺻﻠﯽ و اﺳﺘﺤﮑﺎم ﮐﺸﺸﯽ ﺳﻨﮓ ﺑﯿﺸﺘﺮ ﺑﺎﺷﺪ. ﺑﺮای ﭘﯿﺪا ﮐﺮدن ﻓﺸﺎر ﺑﺴﺘﻪ ﺷﺪن ﺷﮑﺎف، ﭘﺲ از اﯾﺠﺎد ﺷﮑﺴﺖ، ﻣﻬﻨﺪﺳﯿﻦ اﺟﺎزه ﻣﯽ دﻫﻨﺪ اﯾﻦ ﻓﺸﺎر ﺑﯿﻔﺘﺪ ﺗﺎ ﺟﺎﯾﯽ ﮐﻪ ﻧﺸﺎن دﻫﺪ ﺷﮑﺎف ﺑﺴﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ.

ﺑﺎ اﻓﺰاﯾﺶ ﻓﺸﺎر ﺑﻪ ﻧﻘﻄﻪ ای ﻣﯽ رﺳﯿﻢ ﮐﻪ ﺑﻌﺪ از آن ﺷﯿﺐ اﻓﺰاﯾﺶ ﻓﺸﺎر ﺑﺴﯿﺎر ﮐﻢ ﻣﯽ ﺷﻮد. اﯾﻦ ﻣﻘﺪار ﻧﺸﺎندﻫﻨﺪه ﻓﺸﺎر ﺑﺎز ﺷﺪﮔﯽ ﻣﺠﺪد ﺷﮑﺎف است. ﻓﺸﺎر ﺑﺴﺘﻪ ﺷﺪن ﺷﮑﺎف و ﺑﺎز ﺷﺪن ﻣﺠﺪد ﺷﮑﺎف واﺑﺴﺘﻪ ﺑﻪ ﻣﻘﺪار ﺗﻨﺶ ﻣﯿﻨﻤﻢ اﺻﻠﯽ است. ﭘﺲ از ﺷﺮوع ﺷﮑﺴﺖ در ﺳﺎزﻧﺪ، ﻓﺸﺎر ﺗﺰرﯾﻖ ﺑﺎﯾﺪ ﺑﻪ اﻧﺪازه ﻓﺸﺎر ﮔﺴﺘﺮش ﺷﮑﺴﺖ اﻓﺰاﯾﺶ ﯾﺎﺑﺪ ﮐﻪ در واﻗﻊ ﺑﺎﯾﺪ ﺑﺰرگتر از ﻣﺠﻤﻮع ﻓﺸﺎر ﺑﺴﺘﻪ ﺷﺪن و اﻓﺖ ﻓﺸﺎر ﻧﺎﺷﯽ از اﺻﻄﮑﺎک و اﻓﺖ ﻓﺸﺎر ﻧﺎﺷﯽ از ﻣﻘﺎوﻣﺖ در اﻧﺘﻬﺎی ﺷﮑﺎف ﺑﺎﺷﺪ.

ﺑﺎز ﻧﮕﻪ داﺷﺘﻦ ﺷﮑﺎف

ﻓﺸﺎر اﯾﺠﺎد ﺷﺪه در داﺧﻞ ﺷﮑﺎف در ﺣﯿﻦ ﺗﺰرﯾﻖ ﺑﺎﻋﺚ ﮔﺴﺘﺮش ﺷﮑﺎف و ﺑﺎز ﻧﮕﻪ داﺷﺘﻦ آن ﻣﯽ ﺷﻮد ﺑﻪ ﻧﺤﻮی ﮐﻪ ﺳﯿﺎل ﺣﺎوی ﭘﺮوﭘﺎﻧﺖ اﻣﮑﺎن وارد ﺷﺪن ﺑﻪ ﺷﮑﺎف را دارد. وﻗﺘﯽ ﭘﻤﭙﺎژ ﺳﯿﺎل ﻣﺘﻮﻗﻒ ﺷﺪ، ﻓﺸﺎر داﺧﻞ ﺷﮑﺎف ﺑﻪ دﻟﯿﻞ ﺑﺮﮔﺸﺖ ﺳﯿﺎل داﺧﻞ ﺷﮑﺎف ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﭼﺎه و ﯾﺎ ﻧﻔﻮذ در ﺳﺎزﻧﺪ اﻓﺖ ﻣﯽ ﮐﻨﺪ و ﺑﺎﻋﺚ ﻣﯽ ﺷﻮد ﺷﮑﺎف ﺑﺴﺘﻪ ﺷﻮد. ﺑﺮای اﯾنکه ﺷﮑﺎف ﮐﺎﻣﻼ ﺑﺴﺘﻪ ﻧﺸﻮد ﻣﻮاد ﭘﺮوﭘﺎﻧﺖ ﺑﻪ داﺧﻞ آن ﺗﺰرﯾﻖ ﻣﯽ شود. ﻋﻤﻠﯿﺎت ﭘﻤﭗ ﺳﯿﺎل زﻣﺎﻧﯽ ﻣﺘﻮﻗﻒ ﻣﯽ ﺷﻮد ﮐﻪ ﻣﻬﻨﺪﺳﯿﻦ ﺑﺮﻧﺎﻣﻪ از ﭘﯿﺶ ﻃﺮاﺣﯽ ﺷﺪه ﺧﻮد را ﺗﮑﻤﯿﻞ ﮐﺮده ﺑﺎﺷﻨﺪ و ﯾﺎ ﻓﺸﺎر ﭘﻤﭗ ﺑﻪ ﻃﻮر ﻧﺎﮔﻬﺎﻧﯽ اﻓﺰاﯾﺶ ﯾﺎﺑﺪ ﮐﻪ ﻧﺸﺎن دﻫﻨﺪه ﺑﻼک ﺷﺪن ﭘﺮوﭘﺎﻧتها و ﻣﺴﺪود ﻧﻤﻮدن ﺷﮑﺎف اﺳﺖ.

ﮐﻨﺘﺮل ﻋﻤﻠﯿﺎت ﺷﮑﺴﺖ

ﺣﺠﻢ ﺗﺰرﯾﻖ ﺷﺪه ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﺎ ﺣﺠﻢ ﺷﮑﺎف اﯾﺠﺎده ﺷﺪه ﺑﻪ ﻋﻼوه ﺣﺠﻢ ﺳﯿﺎل از دﺳﺖ رﻓﺘﻪ در ﺳﺎزﻧﺪ است. ﻧﺮخ ﻧﻔﻮذ ﺳﯿﺎل ﺑﻪ داﺧﻞ ﺳﺎزﻧﺪ در اﻧﺘﻬﺎی ﺷﮑﺎف ﺑﺴﯿﺎر زﯾﺎد اﺳﺖ ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ در ﺷﺮوع ﻋﻤﻠﯿﺎت ﻧﻤﯽ ﺗﻮان از ﭘﺮوﭘﺎﻧﺖ اﺳﺘﻔﺎده ﻧﻤﻮد ﭼﻮن ﮐﻪ ﻧﺮخ ﺑﺎﻻی ﻫﺮز روی ﺳﯿﺎل در ﺳﺎزﻧﺪ در اﻧﺘﻬﺎی ﺷﮑﺎف ﺑﺎﻋﺚ اﻧﺒﺎﺷﺘﻪ ﺷﺪن ﭘﺮوﭘﺎﻧتها در اﻧﺘﻬﺎی ﺷﮑﺎف ﺷﺪه و ﻣﺎﻧﻊ از ﮔﺴﺘﺮش ﺷﮑﺎف ﻣﯽ ﺷﻮد. ﺑﺪﯾﻦ ﺗﺮﺗﯿﺐ، اوﻟﯿﻦ ﻣﺮﺣﻠﻪ از ﺗﺰرﯾﻖ ﺷﺎﻣﻞ ﺳﯿﺎل ﺗﻤﯿﺰ ﺑﺪون ﭘﺮوﭘﺎﻧﺖ است.

ﻋﻤﻠﯿﺎت ﺷﮑﺴﺖ ﻫﯿﺪروﻟﯿﮑﯽ را ﺑﺎﯾﺪ ﺑﻪ ﻧﺤﻮی ﻃﺮاﺣﯽ ﮐﺮد ﺗﺎ زﻣﺎﻧﯽ ﮐﻪ ﻃﻮل ﺷﮑﺎف ﺑﻪ ﺣﺪ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪه رﺳﯿﺪ ﭘﺮوﭘﺎنتها ﺑﻪ اﻧﺘﻬﺎی ﺷﮑﺎف رﺳﯿﺪه ﺑﺎﺷﻨﺪ. ﺑﺮای ﮐﻨﺘﺮل ﺟﻬﺖ ﺷﮑﺎف از ﭘﯿﺶ روی در ﻧﻮاﺣﯽ ﺧﺎص و ﺳﺎزﻧﺪﻫﺎی ﮐﻨﺎری، ﻣﻬﻨﺪﺳﯿﻦ ﻋﻤﻠﯿﺎت رﺷﺪ ﺷﮑﺎف را ﻣﺎﻧﯿﺘﻮر ﻣﯽ ﮐﻨﻨﺪ. وﻗﺘﯽ ﮐﻪ ﺷﮑﺎف در ﺳﺎزﻧﺪ ﭘﯿﺶ روی ﻣﯽ ﮐﻨﺪ ﻗﻄﻌﺎت ﮐﻮﭼﮏ ﺳﻨﮓ ﺷﮑﺴﺘﻪ ﻣﯽ ﺷﻮﻧﺪ و ﺑﺎﻋﺚ اﯾﺠﺎد ﻟﺮزه ﻫﺎی ﺑﺴﯿﺎر ﮐﻮﭼﮑﯽ ﻣﯽ ﺷﻮﻧﺪ ﮐﻪ ﻣﯿﮑﺮو ﻟﺮزه ﻧﺎﻣﯿﺪه ﻣﯽ ﺷﻮﻧﺪ.

ﻟﺮزه ﻧﮕﺎرﻫﺎ ﻣﯽ ﺗﻮاﻧﻨﺪ اﯾﻦ ﻟﺮزه ﻫﺎ را اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی و ﺗﻔﺴﯿﺮ ﻧﻤﺎﯾﻨﺪ و ﻣﺴﯿﺮ و اﺑﻌﺎد ﻧﻮاﺣﯽ ﺗﺤﺮﯾﮏ ﺷﺪه را ﺗﺨﻤﯿﻦ ﺑﺰﻧﻨﺪ. ﺑﺎ ﺑﻪ دﺳﺖ آوردن ﻣﺴﯿﺮ ﺷﮑﺎف و ﻧﺤﻮه ﮔﺴﺘﺮش آن، ﻣﻬﻨﺪﺳﯿﻦ ﻣﯽ ﺗﻮاﻧﻨﺪ ﺑﺮای ﮐﻨﺘﺮل ﻣﺴﯿﺮ، ﺗﻐﯿﯿﺮ و ﯾﺎ ﻣﺘﻮﻗﻒ ﻧﻤﻮدن آن اﻗﺪام کنند.

ﻣﻨﺎﺑﻊ:

slb.com/resources/oilfield_review/~/media/Files/resources/oilfield
review/defining_series/ Defining Hydraulic Fracturing.ashx


ﻣﺤﻤﺪﺣﺴﯿﻦ ﺣﯿﺪری ﺳﻮرﺷﺠﺎﻧﯽ
ﭘﮋوﻫﺸﮑﺪه ازدﯾﺎد ﺑﺮداﺷﺖ ﻧﻔﺖ از ﻣﺨﺎزن ﻧﻔﺖ و ﮔﺎز
m.heidari.su@gmail.com
​