連続不連続要素法に基づく水圧破砕と天然亀裂の相互作用の数値シミュレーション

科学分野:

• 石油工学
• 地球力学
• 貯留層工学

背景:

• 頁岩貯留層には、水圧亀裂ネットワークの発達に критически 影響を与える天然の不連続性（亀裂、断層）が含まれています。
• 効果的な貯留層刺激のためには、天然亀裂と水圧亀裂の相互作用を理解することが不可欠です。

研究 の 目的:

• 頁岩貯留層における水圧亀裂ネットワーク形成に対する天然亀裂パラメータの影響を調査すること。
• 亀裂の形態と複雑性に対する天然亀裂の角度、応力差、強度、および注入率の影響を分析すること。

主な方法:

• 亀裂貯留層のための応力-浸透-亀裂多場連成モデルの開発。
• 亀裂伝播をシミュレートするための連続不連続アルゴリズムの適用。
• 様々な天然亀裂パラメータと注入率の体系的な分析。

主要な成果:

• 天然亀裂の角度と応力差は、亀裂の伝播を共同で決定し、高い値は直接的な交差を促進します。天然亀裂の強度の増加は活性化を妨げますが、分岐を促進します。注入率が高いほど、天然亀裂の活性化が促進されます。亀裂の複雑性は注入率とともに加速しますが、特定の体積に対するピークの複雑性は0.01 m³/sではなく0.001 m³/sで発生します。

結論:

• 天然亀裂の特性は、水圧亀裂ネットワークの形状と複雑性を大幅に制御します。
• 注入率は、天然亀裂を活性化し、亀裂の複雑性に影響を与える重要なパラメータです。
• 本研究の結果は、頁岩貯留層における破砕設計パラメータの最適化のためのガイダンスを提供します。