Modeling of the Dynamics of Fractal Characteristics of Micro-Fractured Fluid-Saturated Reservoirs while their Deformation

One of the primary factors that affects the effectiveness of the processing of oil and gas deposits is the natural or artificially altered movement of liquid in the formation (hydrodynamic processes). Besides, the natural flow of liquids in the productive layers can be complicated by the factors related to the methods of increasing oil recovery in the layers, such as hydraulic fracturing of layers. Typically, these actions are performed in order to enhance the production of oil and gas, as well as improve the efficiency of oil extraction. Nevertheless, due to these activities, the productive reservoirs, which are porous and permeable matters, change into different stress conditions (destructive states). These conditions are identified by the amount of fissures within a single volume (unit) of rock and the specific pattern of fluid flow within reservoir. This article is reflecting investigations on how reservoirs deform and develop a system of fractures with a fractal pattern. Additionally, a model, which explains how these cracks system are generated, considering the changes in the fractal dimension of the media. According to the conducted researches, further phases of the process of formation of cracks have been pointed out. First, several initial cracks occur which have a chaotic disordered arrangement. Simultaneously, the fractal dimension of the system increases to a value of 1.6. During the subsequent phase, as the fractal dimension gradually rises from 1.6 to 1.73, the initial cracks start merging and creating a ruptured area. Next, the fractal dimension remains relatively stable, and once it reaches 1.75, there is a sudden break or disruption in the integrity of the medium. The reasons for possible inconsistency is in simulated crack formation, which can be attributed to the presence of multiple levels of heterogeneity and defects within real geological materials. These variations occur because of fluctuating micro- and macro stresses that are distributed among these heterogeneities.

Моделирование динамики фрактальных характеристик микротрещиноватых флюидонасыщенных коллекторов при деформировании

Одним из основных факторов, влияющих на эффективность разработки нефтяных и газовых месторождений, является естественное или искусственно создаваемое движение жидких сред в пласте (гидродинамические процессы). Кроме этого, естественный приток жидкостей в продуктиваных пластах усложняется воздействием факторов, связанных с методами повышения нефтеотдачи пластов, таких как гидравлический разрыв пласта. В результате внеших воздействий коллекторы, сложенные пористыми и проницаемыми породами, переходят в различные напряженные состояния (деструктивные состояния). При этом изменения свойств коллекторов определяются количеством трещин в пределах одного объема (единицы) породы и специфическим характером движения флюида внутри коллектора. В статье рассматриваются данные вопросы, в том числе процессы деформирования коллекторов с образованием системы трещин с фрактальным рисунком. Кроме того, представленная модель объясняет, как образуются трещины, учитывая изменения во фрактальной размерности среды. Согласно проведенным исследованиям, выделены следующие фазы процесса образования трещин. Первоначально появляется несколько начальных трещин, которые имеют хаотическое неупорядоченное расположение, при этом фрактальная размерность системы увеличивается до значения 1,6. На следующем этапе, когда фрактальная размерность постепенно растет с 1,6 до 1,73, трещины начинают сливаться и образовывать область разрыва. В дальнейшем фрактальная размерность остается относительно стабильной до значений 1,75, после чего происходит нарушение целостности среды (разрыв). Причины возможного несоответствия предложенных моделей трещинообразования реальным геологическим объектам могут быть объяснены наличием множества уровней их неоднородности, что приводит к возникновению неучтенных в моделях флуктуаций микро- и макронапряжений.