نام پژوهشگر: امین عجبی نایینی

بررسی گسترش ترک در سنگ های هموژن به منظور ارزیابی شکست هیدرولیکی در مخازن نفتی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان - دانشکده مهندسی معدن 1393
  امین عجبی نایینی   لهراسب فرامرزی

اصطلاح شکست هیدرولیکی در مکانیک سنگ، شامل مسدود کردن بخشی از یک چاه توسط توپک (packer) و سپس افزایش فشار سیال در این بخش از چاه برای ایجاد و گسترش شکست در سنگ می باشد. عملیات شکست هیدرولیکی کاربرد وسیعی در ایجاد شکستگی در مخازن نفتی و گازی، چاه¬های عمیق آب و انرژی ژئوترمال و همچنین تعیین تنش برجا در توده های سنگی دارد. با توجه به اهمیت این موضوع در این مطالعه وضعیت شکست و چگونگی شکل گرفتن ترک وگسترش آن در سنگ¬های شکننده مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور نمونه های مورد آزمایش از ساختگاه سد پیرتقی که عمدتا شامل واحدهای سنگی آندزیت می¬باشند، انتخاب شد و برای انجام آزمایشهای مختلف آماده سازی گردید. در این تحقیق آزمایش¬های مکانیک سنگی شامل آزمایش مقاومت فشاری تک محوری ، مقاومت فشاری سه محوری و آزمایش مقاومت کششی برزیلی برروی نمونه های آندزیتی، با دستگاه servo-control و با نرخ بارگذاری (mm/s) 0.001 انجام شد. در ادامه آزمایش تعیین چقرمگی شکست با استفاده از دستگاه بارگذاری سه نقطه ای، و آزمایش شکست هیدرولیکی آزمایشگاهی بر روی هفت نمونه سنگی، به منظور بررسی چگونگی شکل گرفتن و توسعه ترک، تحت شرایط مختلف فشار جانبی انجام شد. با توجه به کرنش پایین و استحکام فشاری بالای نمونه¬های سنگی و همچنین شدت تنش ایجاد شده، انرژی لازم برای گسترش ترک در محدوده رفتار الاستیک برای انجام آزمایش شکست هیدرولیکی فراهم می باشد. نتایج حاصل از آزمایشهای شکست هیدرولیکی نشان داد که با توجه به هندسه شکست، مقدار انرژی حاصل از شکست نمونه¬های سنگی مورد آزمایش، رشد سریع ترک را به همراه دارد. همچنین زمان شکست نمونه¬های سنگی در آزمایش شکست هیدرولیکی، گسترش و شکل گرفتن ترک در این بازه زمانی کوتاه، دلیل روشنی بر این موضوع است. در نهایت مدلسازی عددی با در نظر گرفتن شرایط آزمایشگاهی با استفاده از نرم افزار abaqus انجام شد که مقایسه شکل و زمان لازم برای گسترش وشکل گرفتن ترک در مدلسازی عددی تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی را نشان داد.