مطالعه عددی تاثیر فشار سیال بر رفتار ترک گسترده در پوش سنگ مخازن ذخیره سازی گاز

از جمله مسائل چالشی در حوزه مهندسی نفت، اطمینان از یکپارچگی پوش سنگ می باشد. به طوری که با استحصال یا ذخیره-سازی مواد هیدروکربوری، فشار حفره ای داخل مخزن تغییر کرده و ضمن باز توزیع تنش ها، باعث ایجاد زون های آسیب دیده در پوش سنگ و نشت از آن می گردد. بنابراین، هدف اصلی در این مقاله، توسعه مدلی از پوش سنگ بوده تا از یک طرف بتواند المان های آسیب دیده به واسطه ایجاد ترک را شناسایی نموده و از طرف دیگر تاثیر فشار سیال داخل ترک بر توسعه ترک خوردگی را لحاظ نماید. بدین منظور از رویکرد ترک گسترده استفاده شده است. جهت تحلیل رشد و توسعه ترک، غالبا روش-های عددی چون المان محدود و المان مرزی به کار می رود. به طوری که سه رویکرد معمول جهت مدلسازی ترک، شامل ترک منفصل، المان میان لایه ای و ترک گسترده می باشد. اگر چه رویکرد ترک منفصل، هم خوانی زیادی با پدیده توسعه شکست داشته ولی به واسطه تحمیل هزینه های محاسباتی فراوان، انطباق چندانی با طبیعت روش های عددی ندارد. در مقابل، ترک گسترده، رویکردی پیوسته در مکانیک خرابی بوده به طوری که ترک ها را براساس اصلاح کردن سختی و مقاومت ماده، مدل می نماید و به طور قابل ملاحظه ای هزینه های محاسباتی را کاهش می دهد. از طرف دیگر، مطالعه تاثیر نفوذ سیال بر چگونگی رشد و توسعه ترک، همواره به عنوان چالشی جدی در مطالعه ترک مطرح بوده است زیرا، مدلسازی چنین فرایندی مستلزم انجام برنامه نویسی حرفه ای و پیچیده برای ترک گسترده و یا جایگزین کردن ترک منفصل در نرم افزارهای تجاری است. از این رو، در این مقاله، تاثیر فشار سیال در رشد ترک گسترده براساس تحلیل غیرخطی دینامیکی و کدنویسی در محیط برنامه نویسی فرترن مورد مطالعه قرار گرفته و براساس نرم افزارهای تجاری اعتبارسنجی گردیده است. نتایج نشان داد که با ورود سیال به داخل ترک، بازشدگی ترک به طور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد.

کلیدواژه ها:

مدلسازی عددی ، یکپارچگی پوش سنگ ، الگوی ترک گسترده ، فشار سیال در ترک.