مدل‌سازی عددی پدیده شکست هیدرولیکی با در نظر گرفتن درزه‌های از پیش موجود

Abstract

شکست هیدرولیکی روشی نوین و پرکاربرد جهت استحصال ذخایر و منابع انرژی موجود در اعماق زمین است. با توجه به افزایش مصرف انرژی از یک سو و اتمام ذخایر انرژی از سوی دیگر، در آینده‌ای نه چندان دور استفاده از این روش به عنوان امری ضروری مبدل خواهد شد. پارامترهای مهم زیادی در این روش ﺗﺃثیرگذار هستند که از جمله‌ی آن‌ها می‌توان به فشار و نحوه‌ی اعمال آن به منظور ایجاد شکستگی و پیشرفت درزه درون لایه‌های سنگی‌ اشاره نمود. پارامتر مهم دیگر در این روش، اندرکنش میان شکستگی‌های طبیعی از پیش موجود با زوایای مختلف و شکست هیدرولیکی ایجاد شده، می‌باشد. با توجه به هزینه‌های بالای این فرآیند، هدف از انجام این پژوهش رسیدن به بهینه ‌ترین حالت ممکن برای بیشترین میزان پیشرفت شکست هیدرولیکی و در عین حال استفاده از کمترین مقدار فشار شکست است که با استفاده از مدل‌سازی عددی به وسیله‌ی نرم افزار المان مجزاء PFC از شرکت آیتسکا به صورت دو بعدی بر روی نمونه سنگ‌های پوچئون گرانیت با رفتار شکننده و مقاومت بالا انجام می‌شود. برای ساخت نمونه به روش المان مجزا در نرم‌افزار PFC از دیسک‌های دایره‌ای در دو بعد استفاده می‌شود که این ذرات به وسیله پیوندهایی با یکدیگر در تماس هستند و برای اعمال بارگذاری بر روی نمونه‌ دیوارهایی وجود دارند که با این دیسک‌ها در تعامل می‌باشند. به منظور ایجاد پیوند میان ذرات از مدل باند مسطح و برای ایجاد شکستگی‌های طبیعی از پیش موجود از روش شبکه شکستگی استفاده می‌شود. با توجه به نتایج به دست آمده مشخص گردید که با افزایش نرخ اعمال بارگذاری، نمونه در زمان کمتری به فشار شکست رسیده و شکسته می­شود ولی مقدار فشار شکست افزایش می­­یابد. هم‌چنین با افزایش زاویه شکست طبیعی نسبت به افق (در جهت ساعتگرد)، نمونه در فشار شکست کمتری شکسته می­شود. در نهایت هم با افزایش فاصله شکست طبیعی از مرکز نمونه، تأثیر حضور درزه در نمونه کاهش می‌یابد و فشار شکست به حالت بدون درزه نزدیک می­شود.