مدل سازی ایجاد و رشد ترک در نمونه های متخلخل در اثر فشار سیال با استفاده از نرم افزار آباکوس

با توجه به اهمیت بالای شکست هیدرولیکی در صنایع نفت و گاز جهت تحریک و افزایش ظرفیت مخازن نفتی، تحلیل رشد ترک در این محیط ها طی این فرآیند، بسیار حایز اهمیت می باشد. با وجود آن که مقدار تخلخل در این مخازن ممکن است پایین باشد، اما این تخلخل ها و ترک ها حتی در مقیاس میکرو به عنوان نقاط ضعف و ناپیوستگی های محیط به شمار آمده و عامل تعیین کننده ای در تعداد و مسیر ترک ها هستند. در مقاله حاضر، با استفاده از علم مکانیک شکست الاستیک خطی، نحوه ایجاد، رشد و گسترش ترک در نمونه های متخلخل در اثر فشار سیال، به روش اجزای محدود توسعه یافته (XFEM) توسط نرم-افزار اجزای محدود آباکوس، بر اساس معیار حداکثر تنش اصلی و معیار مستقل از حالت شکست، مدل سازی و تحلیل شده است. جهت صحت سنجی روش ارایه شده، نتایج مدل سازی عددی با نتایج تحلیلی موجود به روش KGD مقایسه شده و با خطای 04/0% در حداکثر اندازه دهانه ترک و 87/4% در حداکثر طول ترک، تطابق قابل قبولی حاصل شد. صحت نتایج نشان داد که استفاده از المان های فنر تحت عنوان تکیه گاه الاستیک جهت شبیه سازی خواص الاستیک محیط پیرامونی مدل، می تواند مفید و موثر باشد. فرآیند مدل سازی شکست هیدرولیکی روی تصاویر میکرو سی تی -اسکن سه نمونه واقعی ماسه سنگ انجام و مسیر و نحوه رشد ترک تحلیل و بررسی شده است. همچنین میزان انرژی جذب شده در واحد طول در هر نمونه محاسبه و شکل نهایی گسترش ترک با افزایش فشار تزریق ارایه شده است. در ادامه، با محاسبه درصد فضای خالی قبل و بعد از شکست در هر نمونه، شکست مطلق و نسبی در هر مورد محاسبه و نتایج با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهد که در اثر فشرده شدن و کاهش تخلخل در نمونه ها، انرژی جذب شده در واحد طول کاهش یافته و سطح کمتری از نمونه تحت تاثیر شکست هیدرولیکی قرار می گیرد.