СОВМЕСТНЫЙ АКУСТИЧЕСКИЙ И ДЕФОРМАЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ ТРЕЩИНЫ ГИДРОРАЗРЫВА В ЛАБОРАТОРНОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ

СОВМЕСТНЫЙ АКУСТИЧЕСКИЙ И ДЕФОРМАЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ ТРЕЩИНЫ ГИДРОРАЗРЫВА В ЛАБОРАТОРНОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Автор: Зенченко Е.В., Зенченко П.Е., Начев В.А., Турунтаев С.Б., Чумаков Т.К.
Издательство: ФИЗИКА ЗЕМЛИ

Приведены результаты лабораторных экспериментов по совместному активному акустическому и деформационному мониторингу трещины гидроразрыва. Эксперименты проводились в модельном материале на основе гипса. Для сравнения были проведены эталонные эксперименты по исследованию прохождения ультразвуковых волн через заполненную жидкостью щель контролируемой ширины между двумя прецизионными стеклянными пластинами. Целью экспериментов было исследование зависимости амплитуды ультразвуковой волны, прошедшей через трещину от величины ее раскрытия. В этих экспериментах создавалась круговая трещина гидроразрыва, плоскость которой была перпендикулярна оси цилиндрического образца. Вдоль этой же оси располагалась обсаженная нагнетательная скважина, заканчивающаяся на середине его высоты. Образец располагался между двумя дисками из алюминиевого сплава, оснащенных вмонтированными в них пьезокерамическими преобразователями, работающими как в режиме излучателя, так и режиме приемника. Через канал в нижнем диске осуществлялась подача рабочей жидкости в трещину. Через верхний диск производилось насыщение образца поровым флюидом. Вся сборка помещалась в гидравлический пресс, обеспечивающий постоянное сжимающее усилие. Величина раскрытия трещины изменялась в зависимости от расхода жидкости, подаваемой в центр трещины, и измерялась по относительному изменению расстояния между дисками сборки при помощи индукционных преобразователей перемещения. Также были проведены эксперименты, моделирующие трещину, заполненную проппантом. В этом случае апертура трещины изменялась в зависимости от приложенного вертикального давления на образец. По результатам экспериментов, проведенных в различных условиях, были построены зависимости амплитуды ультразвуковой волны, прошедшей через трещину. Экспериментально установлено, что поглощение звука в трещине гидроразрыва, обладающей естественной шероховатостью, вдвое ниже, чем в зазоре между прецизионными стеклянными пластинами. Полученные результаты позволят оценить величину раскрытия трещины гидроразрыва в лабораторных экспериментах, проводимых на образцах большего размера с использованием активного акустического мониторинга.

Е.В. Зенченко, П.Е. Зенченко, В.А. Начев [и др.] Совместный акустический и деформационный мониторинг трещины гидроразрыва в лабораторном эксперименте // Физика Земли. – 2023. – № 3. – С. 148-157 https://doi.org/10.31857/S0002333723030134

Zenchenko E.V., Zenchenko P.E., Nachev V.A. et al. Concurrent Active Acoustic and Deformation Monitoring of a Hydraulic Fracture in Laboratory Experiments. Izv., Phys. Solid Earth 59, 468–476 (2023). https://doi.org/10.1134/S1069351323030138