Fracture toughness investigation of an indigenous limestone rock formation.

Abstract

اشتهر استعمال تقنية التفتيت الهدروليكي لإحداث تشققات في التكوينات الصخرية ، وذلك لتعزيز استخراج الزيت والغاز من المكامن ذات النفاذية المتدنية . نتائج الدراسات التحليلية لفهم هذه التقنية تتأثر جداً بقيمة معامل عسر التفتي للمواد الصخرية . معامل عسر التفتيت هو عبارة عن معيار لقياس سهولة ابتداء وانتشار الشقوق الموجودة في المادة الصخرية عندما تتعرض لضغوط خارجية . وبسبب التكاليف الباهظة للتجارب الحقلية ، تبقى الاختبارات المعملية لعينات من الصخور هي الخيار الوحيد لإيجاد قيمة صحيحة لمعامل عسر التفتيت لأي تكوين صخري ، بشرط أن تعمل هذه الاختبارات تحت ضغط ودرجة حرارة تحاكيان ما هو موجود في المكمن . وأيضاً فإن عدم وجود عينات الصخور المستخرجة من المكمن ومحدودية كميتها ، تشكلان عقبات في طريق الدراسة العملية الشاملة ، لكن هذه المشكلة يمكن حلها ، وذلك باستخدام عينات من الصخور الناتئة فوق سطح الأرض لنفس التكوين بدلاً من صخور المكمن ، وذلك لدراسة معامل عسر التفتيت . لقد عملت دراسة معملية لإيجاد عسر التفتيت باستخدام عينات من تكوين " خف " في من منطقة " الغوار " الذي يعتبر أكبر حقل في العالم لإنتاج البترول والغاز ، وذلك من مكمن متعدد المناطق . ركزت هذه الدراسة على عينات من المكمن أخذت من عمق 3.5 كم ، وكذلك على عينات من منوءات التكوين نفسه ، اختبرت تحت الظروف العادية ، وكذلك تحت الظروف الحرارية والضغطية للمكمن نفسه . لهذا الغرض استخدمت الأشكال التالية للعينات : القرض البرازيلي المحزوز تحت الضغط الفطري ، والقضيب الدائري تحت الثني بواسطة ثلاث نقاط تحميل . من الممكن استخدام نتائج الدراسة على عينات من الصخور الناتئة فوق سطح الأرض للتنبؤ بسلوك التفتيت للصخر تحت ظروف المكمن . تأثير الضغط المحيط على معامل عسر التفتيت أكبر من تأثير لاحرارة . فمعامل عسر التفتيت تحت ضغط المكمن المقدر بـ 4000 باوند/ بوصة مربعة (29 مليون باسكال) زاد بمقدار 100 إلى 250% عنه تحت الظروف العادية ، بينما زاد معامل عسر التفتيت تحت الظروف الحرارية للمكمن المقدر بـ 116 درجة مئوية بمقدار 20 إلى 50% فقط عنه تحت الظروف العادية . وبمقارنة نتائج التجارة المعملية بمعايير نظريات التفتيت ، وجد تقارب كبير خاصة مع معيار الضغط المماسي الأكبر . كما لوحظ أن مسار انتشار الشق في العينات الخبرية يتبع طريقاً يكون فيه الشد كبيراً .