Search
Hydraulic fracturing process in rocks – small-scale simulations with a novel fully coupled DEM/CFD-based thermo-hydro-mechanical approach
Abstract
W artykule przedstawiono dwuwymiarową (2D) symulację numeryczną szczelinowania hydraulicznego w małej skali przeprowadzoną w próbkach skał posiadających pojedynczą szczelinę wtryskową. Wykorzystano unikalny model termo-hydro-mechaniczny (THM) w skali porów oparty na DEM/CFD do symulacji dwufazowego laminarnego przepływu płynu (wody i gazu) z przenoszeniem ciepła w nienasyconych materiałach porowatych o niskiej porowatości. Korzystając z metody DEM w pełni połączonej z metodą CFD (w oparciu o sieć przepływu płynu składającą się z kanałów w domenie ciągłej pomiędzy dyskretnymi elementami) i przenoszeniem ciepła w mezoskali, przeprowadzono serię obliczeń numerycznych dla małych spoistych próbek ziarnistych o uproszczonej mezostrukturze z jedną szczeliną wtryskową. Przyjęto dwuosiowe ściskanie w warunkach płaskiego stanu odkształcenia. Zarówno płyn (dyfuzja i adwekcja), jak i połączone cząstki skały (przewodnictwo) wzięły udział w wymianie ciepła. Zbadano szczegółowo w procesie szczelinowania hydraulicznego wpływ lepkości dynamicznej płynu, zawartości fazy gazowej i różnicy temperatur pomiędzy matrycą skalną a wtryskiem płynu na inicjację i propagację pęknięcia. Odkryto, że te efekty wszystkie miały ogromne znaczenie na zachowanie si ępojedynczego pęknięcia hydraulicznego.
Citations
-
8
CrossRef
-
0
Web of Science
-
8
Scopus
Authors (2)
Cite as
Full text
- Publication version
- Accepted or Published Version
- DOI:
- Digital Object Identifier (open in new tab) 10.1016/j.engfracmech.2023.109424
- License
-
open in new tab
Keywords
Details
- Category:
- Articles
- Type:
- artykuły w czasopismach
- Published in:
-
ENGINEERING FRACTURE MECHANICS
no. 289,
ISSN: 0013-7944 - Language:
- English
- Publication year:
- 2023
- Bibliographic description:
- Krzaczek M., Tejchman-Konarzewski A.: Hydraulic fracturing process in rocks – small-scale simulations with a novel fully coupled DEM/CFD-based thermo-hydro-mechanical approach// ENGINEERING FRACTURE MECHANICS -Vol. 289, (2023), s.109424-
- DOI:
- Digital Object Identifier (open in new tab) 10.1016/j.engfracmech.2023.109424
- Sources of funding:
-
- Free publication
- Verified by:
- Gdańsk University of Technology
seen 52 times