The Influence of Subsurface Conditions on Hydraulically Induced Fractures in Deep Rocks

1983 ◽  
pp. 125-143
Author(s):  
Ahmed S. Abou-Sayed
Keyword(s):  
Induced Fractures

HREM observation of dislocations near room temperature fractures in silicon

1988 ◽  
Vol 46 ◽  
pp. 892-893
Author(s):  
M. H. Rhee ◽  
W. A. Coghlan
Keyword(s):  
Cross Section ◽  
Room Temperature ◽  
Single Crystal Silicon ◽  
Dislocation Nucleation ◽  
Back Side ◽  
Ion Milling ◽  
Crystal Silicon ◽  
Flat Surfaces ◽  
Induced Fractures ◽  
Vicker’S Microhardness

Silicon is believed to be an almost perfectly brittle material with cleavage occurring on {111} planes. In such a material at room temperature cleavage is expected to occur prior to any dislocation nucleation. This behavior suggests that cleavage fracture may be used to produce usable flat surfaces. Attempts to show this have failed. Such fractures produced in semiconductor silicon tend to occur on planes of variable orientation resulting in surfaces with a poor surface finish. In order to learn more about the mechanisms involved in fracture of silicon we began a HREM study of hardness indent induced fractures in thin samples of oxidized silicon.Samples of single crystal silicon were oxidized in air for 100 hours at 1000°C. Two pieces of this material were glued together and 500 μm thick cross-section samples were cut from the combined piece. The cross-section samples were indented using a Vicker's microhardness tester to produce cracks. The cracks in the samples were preserved by thinning from the back side using a combination of mechanical grinding and ion milling.

Usefulness of Three Dimensional Reconstructive Images for Thoracic Trauma Induced Fractures

2006 ◽  
Vol 55 (3) ◽  
pp. 247
Author(s):  
Kyung Hun Koh ◽  
Dong Hun Kim ◽  
Young Sook Kim ◽  
Joo Nam Byun
Keyword(s):  
Thoracic Trauma ◽  
Three Dimensional ◽  
Induced Fractures

Fractured Core AnalysisInterpretation, Logging, and Use of Natural and Induced Fractures in Core

1990 ◽  
Author(s):  
B. R. Kulander ◽  
S. L. Dean ◽  
B. J. Ward
Keyword(s):  
Core Analysis ◽  
Induced Fractures

First approximations to the energy release of giant dikes at Cerberus Fossae, Mars 

2021 ◽  
Author(s):  
Sam Rivas-Dorado ◽  
Javier Ruiz ◽  
Ignacio Romeo
Keyword(s):  
First Episode ◽  
Aspect Ratios ◽  
Cross Section Area ◽  
Section Area ◽  
Induced Fractures ◽  
Seismic Moment Release ◽  
Rock Mechanical Properties ◽  
Lower Size ◽  
Insight Mission ◽  
Cerberus Fossae

<p>Historical dike intrusions in the vicinity of volcanic edifices on Earth are known to produce swarms of seismic activity with cumulative seismic moments between 1·10<sup>12</sup> and 1·10<sup>20</sup> Nm, equivalent to moment magnitudes between 2 and 7. On Mars, long linear graben systems are likely to host giant dike complexes at depth, which possibly produced significant seismicity during their intrusion. Not only this, but dike intrusions are also candidates to produce crustal seismicity at present day, which may be detected during the lifespan of the InSight mission. In this work we infer the possible geometry of dikes underneath Cerberus Fossae, and make estimations of the energy released during their intrusion.</p><p>We used cross section area balancing on topographic profiles orthogonal to several of the Cerberus Fossae graben to estimate proxies for the geometry of the underlying dikes (aperture, height, depth, etc.). This technique has already been used to approximate dike properties at the nearby Elysium Fossae, with successful results. At Cerberus Fossae, the obtained dike aspect ratios are consistent with sublinear scaling, which is characteristic of fluid-induced fractures (as expected for dikes). These results support the presence of giant dikes underneath Cerberus, which may be up to 700 m thick, 140 km long, and have heights of up to 20 km.</p><p>Additionally, we used the inferred geometries and assumptions about the host rock mechanical properties to estimate various energy quantities related to dike intrusion, and compared them with the energy releases in terrestrial diking episodes. Two calculations are of special interest; M<sub>d</sub>, the energy associated to dike inflation, and M<sub>s</sub>, an approximation to the cumulative seismic moment release. The obtained M<sub>d</sub> values are between 3.1·10<sup>20</sup> and 5.0·10<sup>21</sup> Nm, and are 1 to 2 orders of magnitude larger than the equivalent moments in terrestrial events. M<sub>s</sub> was calculated from M<sub>d</sub> with two key assumptions; 1) that all aseismic energy was released by the dike, and 2) values of seismic efficiency (the percentage of seismic relative to the total energy released) based on terrestrial examples. The obtained M<sub>s</sub> are between 6.3·10<sup>19</sup> and 2.2·10<sup>21</sup> Nm, which are equivalent to moment magnitudes of 6.5 and 7.9. These are comparable to, albeit slightly larger than, the cumulative moments of some of the largest terrestrial diking events, such as the first episode in the Manda-Hararo sequence (Ethiopia, 2005, M<sub>s </sub>= 6.2) or the Miyake-jima event (Japan, 2000, M<sub>s </sub>= 6.8).</p><p>The Elysium volcanic province is thought to have been active until very recent times, and possibly even at present day. If this is the case, then intrusions in the lower size of the spectrum investigated at Cerberus, and smaller-sized events, may be detected by InSight as a series of crustal seismic events with cumulative moment magnitudes <6. Further research is needed to fully assess the validity of the comparisons between terrestrial and Martian events, and the possible energy releases of dike-induced marsquakes.</p>

Improved Oil Recovery in Fractured Carbonate Reservoirs: Don't Give Induced Fractures A Chance!

2006 ◽  
Author(s):  
Dick Jacob Ligthelm ◽  
Paul Jacob van den Hoek ◽  
Pascal Hos ◽  
Marinus J. Faber ◽  
Roeland Roeterdink
Keyword(s):  
Oil Recovery ◽  
Carbonate Reservoirs ◽  
Improved Oil Recovery ◽  
Fractured Carbonate ◽  
Induced Fractures

scholarly journals Synthesis and development of smart drilling fluids using nanoparticles to tailor their transport properties for enhanced drilling operations

2018 ◽  
Author(s):  
Ζήσης Βρύζας
Keyword(s):  
Transport Properties ◽  
Yield Stress ◽  
Drilling Fluid ◽  
Fluid Loss ◽  
Drilling Fluids ◽  
Natural Fractures ◽  
Custom Made ◽  
Drilling Operations ◽  
Induced Fractures

Η γεώτρηση αποτελεί την πλέον δαπανηρή εργασία σε μια καμπάνια εξεύρεσης και παραγωγής υδρογονανθράκων. Πέραν αυτού συνιστά και την μοναδική διεργασία που δίνει τη δυνατότητα ακριβούς προσδιορισμού των αποθεμάτων στο υπέδαφος. Ο πολφός (γεωτρητικά ρευστά) είναι το ‘αίμα’ της γεώτρησης: παρέχει πίεση, μεταφορά τριμμάτων/θραυσμάτων από τον πυθμένα του φρέατος, ψύξη και λίπανση κοπτικού και στήλης, καθώς επίσης διατηρεί τα θραύσματα εν αιωρήσει όταν υπάρχει διακοπή της κυκλοφορίας. Ως ρευστό γεώτρησης (drilling fluid) χρησιμοποιείται συνήθως ένα αιώρημα πηλού και άλλων υλικών σε νερό. Τα ρευστά διάτρησης με βάση το νερό αποτελούνται από α) νερό, το οποίο αποτελεί την συνεχή φάση και παρέχει το αρχικό ιξώδες (φρέσκο ή θαλασσινό), β) ενεργά στερεά για την ενίσχυση του ιξώδους και του σημείου διαρροής (μπεντονίτης, που συνιστάται στην περίπτωση του φρέσκου νερού και ατταπουλγίτης, αμίαντος ή σιπιόλιθος, που συνιστώνται στην περίπτωση του θαλασσινού νερού), και γ) αδρανή στερεά για την επίτευξη της απαιτούμενης πυκνότητας (βαρύτης, θειούχος μόλυβδος, σιδηρομεταλλεύματα ή χαλαζιακά υλικά).Τα γεωτρητικά ρευστά αποτελούν το 10-20% του συνολικού κόστους κατά την διάρκεια μιας γεώτρησης. Ποσοστό πολύ υψηλό όταν μιλάμε για επενδύσεις εκκατομυρίων δολλαρίων. Λόγω των ολοένα πιο βαθιών αλλά και περίπλοκων γεωλογικών σχηματισμών υπάρχει τεράστια ανάγκη από την πετρελαική βιομηχανία για καινούργια και περισσότερο αποδοτικά γεωτρητικά ρευστά τα οποία θα μπορούν να ανταπεξέλθουν στα ολοένα και πιο απαιτητικά περβάλλοντα θερμοκρασίας και πίεσης. Τα σημαντικότερα ζητήματα τα οποία καλούνται να ανταποκριθούν τα ρευστά είναι οι ολοένα αυξανόμενες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας στο υπέδαφος που είναι απόροια της αναζήτησης υδρογονανθράκων σε πλέον δύσβατες περιοχές με μεγαλύτερα βάθη που αυξάνουν τους κινδύνους και το κόστος για μια γεώτρηση. Η απώλεια ρευστού κυκλοφορίας (fluid loss) είναι ένα από τα σημαντικότερα και πλέον δαπανηρά προβλήματα κατά την διαδικασία μιας γεώτρησης. Ως απώλεια ρευστού κυκλοφορίας ορίζεται η συνολική ή μερική απώλεια των ρευστών της γεώτρησης σε εξαιρετικά διαπερατές ζώνες (porous sands), σε σπηλαιώδεις σχηματισμούς (cavernous zones), σε φυσικές ρηγματώσεις (natural fractures) και σε ρηγματώσεις προκαλούμενες κατά τη διάτρηση (induced fractures). Τα τελευταία χρόνια έχουν γίνει αρκετές προσπάθειες για την βελτίωση των γεωτρητικών ρευστών με την χρήση νανοσωματιδίων, τα οποία έχουν τη δυνατότητα να βελτιώσουν τις ιδιότητες των γεωτρητικών ρευστών όταν προστίθενται ακόμα και σε χαμηλές συγκεντρώσεις (<1 wt%). Οι μοναδικές τους ιδιότητες σχετίζονται με το μικρό τους μέγεθος και επομένως τον εξαιρετικά μεγάλο λόγο επιφάνειας προς όγκο.Σε αυτή την εργασία, εξετάστηκαν διάφορα εμπορικά νανοσωματίδια (Fe2O3, Fe3O4, SiO2) καθώς επίσης συντέθηκαν, με την μέθοδο της συγκαταβύθισης, νανοσωματιδία μαγνητίτη (custom-made Fe3O4), με και χωρίς επικάλυψη κιτρικού οξέος, τα οποία ερευνήθηκαν ως προς την ικανότητα τους να βελτιώσουν τις ρεολογικές ιδιότητες και την απώλεια ρευστών σε αιωρήματα μπετονίτη. Προκειμένου να χαρακτηρισθούν φυσικοχημικά τα αιωρήματα υπέστησαν ξήρανση με κοκκοποίηση σε θερμοκρασία υγρού Ν2 και κρυοξήρανση. Η μορφολογία, η κρυσταλλική δομή και οι επιφανειακές ομάδες των ξηρών κόνεων εξετάσθηκαν με ηλεκτρονική μικροσκοπία HR-TΕM, περίθλαση ακτίνων Χ (XRD), φυσική ρόφηση Ν2 και φασματοσκοπία FTIR. Οι αλληλεπιδράσεις των σωματιδίων μπετονίτη με τα νανοσωματίδια και οι διάφορες δομές που δημιουργούνται και πως τελικά αυτές επηρεάζουν τις ρεολογικές ιδιότητες των αιωρημάτων εξετάστηκαν με το HR-TEM στους 25°C και 60°C. Με βάση τις εικόνες από το HR-TEM, ένα μοντέλο αλληλεπιδράσεων μεταξύ των διαφορετικών τύπων νανοσωματιδίων και σωματιδίων μπετονίτη δημιουργήθηκε για πρώτη φορά για τέτοια αιωρήματα. Οι ρεολογικές ιδιότητες των παραγόμενων δειγμάτων εξετάστηκαν και σε συνθήκες ατμοσφαιρικής πίεσης (μέχρι 70°C) με την χρήση περιστροφικού ιξωδόμετρου (Grace M3600-Couette type geometry) αλλά και σε συνθήκες υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας (69 bar-121°C) (Chandler 7600 HPHT viscometer). Το μοντέλο Herschel-Bulkley χρησιμοποιήθηκε για να περιγράψει τη μεταβολή του ιξώδους με τη μεταβολή των ρεολογικών παραμέτρων δείχνοντας εξαιρετική εφαρμογή για τις διαφορετικές πειραματικές μετρήσεις με συντελεστές συσχέτισης (R2) >0.99 σε όλες τις περιπτώσεις. Οι ρεολογικές μετρήσεις έδειξαν ότι η προσθήκη των νανοσωματιδίων βελτιώνει σημαντικά τις ρεολογικές ιδιότητες των αιωρημάτων μπετονίτη στις διάφορες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Οι απώλειες ρευστών (fluid loss) εξετάστηκαν με φιλτροπρέσες υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας (20.7 bar και 121°C) οι οποίες υπολογίζουν τον ρυθμό διήθησης του πολφού μέσω του χρησιμοποιούμενου φίλτρου (κεραμικός δίσκος). Η μεγαλύτερη μείωση στην απώλεια ρευστών επιτεύχθηκε για το δείγμα που περιείχε 0.5 wt% custom-made Fe3O4 με μείωση -40% σε σχέση με το αρχικό δείγμα μπετονίτη που δείχνει την τεράστια ικανότητα των νανοσωματιδίων να βελτιώσουν σημαντικά τις απώλειες ρευστών ακόμα και σε τόσο μικρές συγκεντρώσεις. Τέλος, εξετάστηκε η ικανότητα των παραγόμενων ρευστών να αλλάζουν τις ρεολογικές τους ιδιότητες υπό την επίδραση διάφορων μαγνητικών πεδίων (μέχρι 0.7 Tesla). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα καινούργια γεωτρητικά ρευστά έχουν την ικανότητα να αυξάνουν την τάση διολίσθησης (yield stress) έως και 300% σε σχέση με αυτή που μετρήθηκε χωρίς την εφαρμογή μαγνητικού πεδίου. Αυτό είναι κάτι πολύ σημαντικό που επιτρέπει την χρήση έξυπνων ρευστών (smart drilling fluids) τα οποία μπορούν να εξοικονομήσουν και χρόνο αλλά και κόστη κατά την διάρκεια μιας γεώτρησης.Τα νανοσωματίδια δείχνουν πολλές ελπιδοφόρες δυνατότητες σε εφαρμογές γεωτρήσεων αφού έχουν τη δυνατότητα να βελτιώσουν ή και να λύσουν το πρόβλημα της απώλειας ρευστών, όταν προστίθενται ακόμα και σε χαμηλές συγκεντρώσεις (>0.5 wt%), ενώ ταυτόχρονα βελτιστοποιούν τις ρεολογικές ιδιότητες των γεωτρητικών ρευστών. Η χρήση τους για την ανάπτυξη βελτιωμένων γεωτρητικών ρευστών υπόσχεται να αλλάξει την βιομηχανία των γεωτρήσεων και να την βοηθήσει να εξορυχθούν πολύπλοκοι γεωλογικοί σχηματισμοί πιο αποδοτικά αλλά και οικονομικά.

scholarly journals Factors affecting reorientation of hydraulically induced fracture during fracturing with oriented perforations in shale gas reservoirs

2021 ◽  
Vol 15 (58) ◽  
pp. 1-20
Author(s):  
Qingchao Li ◽  
Liang Zhou ◽  
Zhi-Min Li ◽  
Zhen-Hua Liu ◽  
Yong Fang ◽  
...  
Keyword(s):  
Shale Gas ◽  
Injection Rate ◽  
Single Fracture ◽  
Fluid Viscosity ◽  
Fracture Conductivity ◽  
Factors Affecting ◽  
Controllable Factors ◽  
Initiation Pressure ◽  
Shale Reservoirs ◽  
Induced Fractures

Hydraulic fracturing with oriented perforations is an effective technology for reservoir stimulation for gas development in shale reservoirs. However, fracture reorientation during fracturing operation can affect the fracture conductivity and hinder the effective production of shale gas. In the present work, a numerical simulation model for investigating fracture reorientation during fracturing with oriented perforations was established, and it was verified to be suitable for all investigations in this paper. Based on this, factors (such as injection rate and fluid viscosity) affecting both of initiation and reorientation of the hydraulically induced fractures were investigated. The investigation results show that the fluid viscosity has little effect on initiation pressure of hydraulically induced fracture during fracturing operation, and the initiation pressure is mainly affected by perforation azimuth, injection rate and the stress difference. Moreover, the investigation results also show that perforation azimuth and difference between two horizontal principle stresses are the two most important factors affecting fracture reorientation. Based on the investigation results, the optimization of fracturing design can be achieved by adjusting some controllable factors. However, the regret is that the research object herein is a single fracture, and the interaction between fractures during fracturing operation needs to be further explored.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document