آیا فرکینگ ایمن است؟ دانشمندان برای تحقیق به شبیه سازی روی می آورند

شکستگی هیدرولیکی (که معمولاً به آن “فرکینگ” گفته می شود) روشی برای افزایش تولید نفت و گاز از انواع خاصی از سازندهای زمین شناسی است. دهه‌هاست که از آن استفاده می‌شود، اما اخیراً با افزایش روال، فرکینگ به موضوعی بحث‌برانگیز تبدیل شده است. من از جانبداری در این بحث اجتناب می کنم، اما این واقعیت که تضاد وجود دارد نشان می دهد که باید درک عمیق تری از روند و اثرات آن وجود داشته باشد.

شماتیکی که انتشار شکستگی متعامد را نشان می دهد. از مقاله ” بررسی اثرات جهت گیری مجدد شکست هیدرولیک در مخازن گاز تنگ “. تصویر از B. Hagemann ¹ J. Wegner ¹ L. Ganzer ^1
1 Clausthal University of Technology، Clausthal-Zellerfeld، آلمان.

قرار دادن فرکینگ زیر لنز علم

شکستگی برای توصیف ساده است. این فقط شکاف هایی در زمین است. با این حال، مکانیک درگیر پیچیده است، به خصوص زمانی که جریان سیال را از طریق سازندهای درون زمین در نظر بگیرید. علاوه بر این، مشاهده آنچه در صدها یا هزاران متر زیر سطح زمین در حال وقوع است، آسان نیست. این حقایق، شکستگی هیدرولیکی را به موضوع داغ تحقیقات فعال تبدیل کرده است، و از آنجایی که پدیده های زمینه ای نسبتا ناشناخته هستند، برای شبیه سازی چندفیزیکی ایده آل است.

تحقیقات زیادی در مورد شکستگی ارائه شده در کنفرانس COMSOL

تعداد مقالات و پوسترهای مرتبط با موضوع ارائه شده در کنفرانس COMSOL در اوایل سال جاری نشان می دهد که شکستگی برای مدل سازی چند فیزیک ایده آل است. موارد زیر را در نظر بگیرید:

مدل‌سازی سه‌بعدی جریان شکست در نمونه‌های هسته با استفاده از داده‌های μ-CT ، S. Hoyer ¹ U. Exner ² M. Voorn ¹ A. Rath ^3
1 گروه ژئودینامیک و رسوب‌شناسی، دانشگاه وین، اتریش
² موزه تاریخ طبیعی، وین، اتریش
³ OMV ESG-D تولید زمین شناسی، وین، اتریش

در اینجا نویسندگان از سی‌تی اسکن نمونه‌های شکسته سنگ برای انجام شبیه‌سازی‌هایی برای اندازه‌گیری نفوذپذیری بدون تخریب نمونه‌ها استفاده کردند – کار دشواری با استفاده از آزمایش‌های فیزیکی.

شبیه سازی سه بعدی آزمایش تزریق انجام شده در سنگ آهک متخلخل و شکسته غیراشباع ، A. Thoraval ¹ Y. Guglielmi ² F. Cappa ^3
1 INERIS, Nancy, France
² CEREGE, Aix-en-Provence, France
³ GEOAZUR, Valbonne, France

محققین پشت این مقاله یک مدل پیشرفته COMSOL شامل قانون ساختاری تنش-کرنش، جریان های دو فازی و جفت مکانیکی هیدرومکانیکی ایجاد کردند، سپس آن را در یک مکان شیب واقعی در فرانسه اعمال کردند.

مدل تنش کولن برای شبیه سازی لرزه خیزی ناشی از تزریق و خروج سیال در گمانه های عمیق ، G. Perillo ¹ G. De Natale ² C. Troise ² A. Troiano ² MG Di Giuseppe ² A. Tramelli ^2
1 دانشگاه ناپل پارتنوپ، , Italy
² INGV, Osservatorio Vesuviano, Naples, Italy

این مقاله یک مدل تنش را برای محاسبه موارد تزریق سیال در گمانه‌های عمیق، با کاربرد خاص برای یک سایت زمین گرمایی در شمال شرقی فرانسه، ارائه می‌کند.

حل المان محدود آسیب غیرخطی سنگ گذرا با کاربرد در ژئومکانیک مخازن نفت و گاز ، س. عنایت پور ¹ ت. پاتزک ^1
1 دانشگاه تگزاس در آستین، آستین، تگزاس، ایالات متحده آمریکا

یک فیلمنامه جدید برای یک مدل اولیه PDE از آسیب سنگ تا شکستگی نوشته شد.

پارتیشن بندی جریان شکستگی-ماتریس و جریان متقاطع: مدلسازی عددی سیلاب هسته شکسته آزمایشگاهی ، R. Sanaee ¹ GF Oluyemi ¹ M. Hossain ¹ BM Oyeneyin ^1
1 University Robert Gordon, Aberdeen, United Kingdom

این مقاله بخشی از تلاش برای درک بهتر جریان زیرسطحی است که شامل شکستگی ها و جریان ماتریس می شود. تحت شرایط تنش خاص (بسته شدن شکستگی و بار اضافی)، جریان مورد مطالعه قرار گرفت و آزمایش‌های فیزیکی بیشتری پیشنهاد شد.

بررسی اثرات جهت گیری مجدد شکستگی هیدرولیک در مخازن گاز تنگ ، بی. هاگمن ¹ جی. وگنر ¹ ال. گانزر ^1
1 دانشگاه صنعتی کلاوستال، کلاوستال-زلرفلد، آلمان

نه فقط شکستن، بلکه شکستن مجدد! این یک ملاحظات مهم برای سازندهای گازی تنگ است که در آن سؤال مهم این است: چه زمانی باید شکست مجدد را برای بهره وری بهینه انجام داد؟

مدل‌های Poroelastic انتشار تنش و فعال‌سازی مجدد خطا در تزریق زیرزمینی ، R. Nopper ¹ J. Clark ² C. Miller ^1
1 DuPont Company, Wilmington, DE, USA
² DuPont Company, Beaumont, TX, USA

مدل‌های تغییر شکل جریان به علاوه متخلخل که در COMSOL توسعه یافته‌اند به معیارهای امیدوارکننده‌ای برای شکست سنگ اشاره می‌کنند.

نتیجه گیری در مورد فرکینگ

مهم نیست که در مورد این موضوع کجا ایستاده باشید، دیدن این که COMSOL به کسانی که در خط مقدم مدل‌سازی شکستگی هستند را قادر می‌سازد تا فناوری را شبیه‌سازی، درک و پیشرفت کنند، عالی است. من فکر می‌کنم که می‌توانیم موافق باشیم، دانش کلید درک خطرات و مزایای فرکینگ است.