Hydraulic stimulation is a critical process for increasing the permeability of fractured geothermal reservoirs. This technique relies on coupled hydromechanical processes induced by reservoir stimulation through pressurized fluid injection into the rock formation. The injection of fluids causes poromechanical stress changes that can lead to the dilation of fractures due to fracture slip and to tensile fracture opening and propagation, so-called mixed-mechanism stimulation. The effective permeability of the rock is particularly enhanced when new fractures connect with pre-existing fractures. Mixed-mechanism stimulation can significantly improve the productivity of geothermal reservoirs, and the technique is especially important in reservoirs where the natural permeability of the rock is insufficient to allow for commercial flow rates. This paper presents a modeling approach for simulating the deformation and expansion of fracture networks in porous media under the influence of anisotropic stress and fluid injection. It utilizes a coupled hydromechanical model for poroelastic, fractured media. Fractures are governed by contact mechanics and allowed to grow and connect through a fracture propagation model. To conduct numerical simulations, we employ a twolevel approach, combining a finite volume method for poroelasticity with a finite element method for fracture propagation. The study investigates the impact of injection rate, matrix permeability, and stress anisotropy on stimulation outcomes. By analyzing these factors, we can better understand the behavior of fractured geothermal reservoirs under mixedmechanism stimulation.


翻译:水力刺激是提高破碎地热储层渗透率的关键技术。此技术依赖于利用注入压力流体激发地层中的耦合水力机械过程。流体注入会引起孔隙介质力学应力的变化,从而导致岩层的扩张。这种情况叫做混合机制激发,其中岩石会发生裂纹滑移和张裂断裂的情况。当新的裂缝与原有裂缝连接时,岩石的有效渗透率会得到特别大的提升。混合机制激发可以显着提高地热储层的生产力,特别是那些天然渗透率不足以支持商业流量的储层。本文提出了一种建模方法,用于模拟多孔介质在非均质应力和注入流体的作用下,裂缝网络的变形和扩张。其中采用了一个用于渗透弹性裂缝介质的耦合水力机械模型。裂纹受到接触力学的控制,而且可以通过裂缝扩展模型进行扩张和连接。为了进行数字模拟,本研究采用了两级处理方法,将有限体积法应用于渗透弹性,将有限元法应用于裂纹扩展。本研究探讨了注入速率、基质渗透率和应力非均质性对激发结果的影响。通过分析这些因素,我们可以更好地理解混合机制激发下破碎地热储层的行为。

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