A fully coupled XFEM model for hydraulic fracturing in multi-phase porous media

多相多孔介质水力压裂的全耦合 XFEM 模型

基本信息

  • 批准号:
    1978540
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2017 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Gas produced from shale has revolutionised the oil and gas industry in the US and is a potential resource in many countries including the UK. Production is dependent on hydraulic fracture stimulation. In shales, which are extremely low permeability, fracture stimulation depends on the presence of a natural fracture network (open or filled) having a large surface area available for connection to the well. Shale gas has the potential to revolutionise the energy supply and have a significant impact on the economic development and energy security and diversity in the UK and throughout the world. This is contingent on increasing the efficiency by improving the current understanding of the processes involved. Shale gas development has met with considerable resistance (e.g. currently banned in France) for environmental reasons. The main concerns relating to the stimulation process are: (i) The intensity of surface disturbance by fracturing operations (site preparation etc); (ii) Fracturing water usage, storage and disposal of large volumes of flow back fluid; (iii) The potential for induced seismicity; (iv) The potential for leakage of fracturing fluids to surface aquifers.Although hydraulic fracturing has been used for several years, a thorough understanding of fracking processes is still lacking. To increase efficiency and meet political, environmental and public concerns it is essential to improve our understanding of the geomechanical processes which occur during fracture stimulation which is the focus of this proposal. In this study, we will build on our extensive experience in modelling of fracture propagation in porous media to develop a fully coupled hydro-mechanical model for hydro-fracturing of porous media with existing discontinues. Two fluids will be considered: one representing the fracturing fluid and the other the host fluid. Flow through fracture will be defined based on lubrication assumption, while flow through the matrix will be expressed as Darcy flow. The fracture discontinuity in the mechanical model will be captured using eXtended Finite Element Method (XFEM) while the fracture propagation criterion will be defined through cohesive fracture model. The developed model will provide a valuable tool that can be used for (i) evaluating the hydraulic fracturing process and fracture propagation, (ii) predicting induced seismicity, and (iii) assessing potential leakage from the system and fate of contaminants in subsurface environment. Using this novel approach further understanding of the processes involved and their impacts can be achieved.
页岩气彻底改变了美国的油气行业,在包括英国在内的许多国家都是一种潜在的资源。产量取决于水力压裂增产。在渗透率极低的页岩中,压裂增产取决于天然裂缝网络(张开的或填充的)的存在,该网络具有较大的表面积可用于连接井。页岩气有可能彻底改变能源供应,并对英国乃至全世界的经济发展、能源安全和多样性产生重大影响。这取决于通过改进当前对所涉过程的理解来提高效率。由于环境原因,页岩气的开发遇到了相当大的阻力(例如,目前在法国被禁止)。与增产过程有关的主要问题是:(i)压裂作业(场地准备等)对地面扰动的强度;(二)压裂用水、储存和处置大量返排液;诱发地震活动的可能性;(四)压裂液泄漏到地表含水层的可能性。尽管水力压裂技术已经应用了好几年,但人们仍然缺乏对水力压裂过程的全面了解。为了提高效率,满足政治、环境和公众的关注,有必要提高我们对压裂增产过程中发生的地质力学过程的理解,这是本提案的重点。在这项研究中,我们将利用我们在多孔介质中裂缝扩展建模方面的丰富经验,为具有现有间断层的多孔介质的水力压裂开发一个完全耦合的水力-力学模型。将考虑两种流体:一种代表压裂液,另一种代表宿主流体。通过裂缝的流动将根据润滑假设来定义,而通过基体的流动将表示为达西流动。采用扩展有限元法(XFEM)捕获力学模型中的断裂不连续,通过内聚断裂模型定义断裂扩展准则。开发的模型将提供一个有价值的工具,可用于(i)评估水力压裂过程和裂缝扩展,(ii)预测诱发地震活动,以及(iii)评估系统的潜在泄漏和地下环境中污染物的去向。使用这种新颖的方法,可以进一步了解所涉及的过程及其影响。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

吉治仁志 他: "トランスジェニックマウスによるTIMP-1の線維化促進機序"最新医学. 55. 1781-1787 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等:“转基因小鼠中 TIMP-1 的促纤维化机制”现代医学 55. 1781-1787 (2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
LiDAR Implementations for Autonomous Vehicle Applications
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
生命分子工学・海洋生命工学研究室
生物分子工程/海洋生物技术实验室
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
吉治仁志 他: "イラスト医学&サイエンスシリーズ血管の分子医学"羊土社(渋谷正史編). 125 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等人:“血管医学与科学系列分子医学图解”Yodosha(涉谷正志编辑)125(2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Effect of manidipine hydrochloride,a calcium antagonist,on isoproterenol-induced left ventricular hypertrophy: "Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,K.,Teragaki,M.,Iwao,H.and Yoshikawa,J." Jpn Circ J. 62(1). 47-52 (1998)
钙拮抗剂盐酸马尼地平对异丙肾上腺素引起的左心室肥厚的影响:“Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:

的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('', 18)}}的其他基金

An implantable biosensor microsystem for real-time measurement of circulating biomarkers
用于实时测量循环生物标志物的植入式生物传感器微系统
  • 批准号:
    2901954
  • 财政年份:
    2028
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Exploiting the polysaccharide breakdown capacity of the human gut microbiome to develop environmentally sustainable dishwashing solutions
利用人类肠道微生物群的多糖分解能力来开发环境可持续的洗碗解决方案
  • 批准号:
    2896097
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
A Robot that Swims Through Granular Materials
可以在颗粒材料中游动的机器人
  • 批准号:
    2780268
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Likelihood and impact of severe space weather events on the resilience of nuclear power and safeguards monitoring.
严重空间天气事件对核电和保障监督的恢复力的可能性和影响。
  • 批准号:
    2908918
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Proton, alpha and gamma irradiation assisted stress corrosion cracking: understanding the fuel-stainless steel interface
质子、α 和 γ 辐照辅助应力腐蚀开裂:了解燃料-不锈钢界面
  • 批准号:
    2908693
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Field Assisted Sintering of Nuclear Fuel Simulants
核燃料模拟物的现场辅助烧结
  • 批准号:
    2908917
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Assessment of new fatigue capable titanium alloys for aerospace applications
评估用于航空航天应用的新型抗疲劳钛合金
  • 批准号:
    2879438
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Developing a 3D printed skin model using a Dextran - Collagen hydrogel to analyse the cellular and epigenetic effects of interleukin-17 inhibitors in
使用右旋糖酐-胶原蛋白水凝胶开发 3D 打印皮肤模型,以分析白细胞介素 17 抑制剂的细胞和表观遗传效应
  • 批准号:
    2890513
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
CDT year 1 so TBC in Oct 2024
CDT 第 1 年,预计 2024 年 10 月
  • 批准号:
    2879865
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Understanding the interplay between the gut microbiome, behavior and urbanisation in wild birds
了解野生鸟类肠道微生物组、行为和城市化之间的相互作用
  • 批准号:
    2876993
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship

相似国自然基金

G蛋白偶联受体GPR110调控Lp-PLA2抑制非酒精性脂肪性肝炎的作用及机制研究
  • 批准号:
    82370865
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
VDAC1调控MITF信号通路影响黑色素生成的分子机制
  • 批准号:
    31900549
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
FoxM1与Wnt通路协同调控GPR4促卵巢癌增殖转移及血管生成的分子机制研究
  • 批准号:
    81772793
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    52.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
热力耦合方程组的并行多尺度算法
  • 批准号:
    11301329
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
红树对重金属的定位累积及耦合微观分析与耐受策略研究
  • 批准号:
    30970527
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    35.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Hitchin-Kobayashi对应的推广及相关几何分析问题
  • 批准号:
    10771188
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    15.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
多维动态时空耦合映象分析及其应用研究
  • 批准号:
    60571066
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于软光刻法的多层垂直耦合光波导研究
  • 批准号:
    60577025
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
气动/结构耦合动力学系统目标敏感性分析的快速准确计算方法及优化设计研究
  • 批准号:
    10402036
  • 批准年份:
    2004
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Coupled Evolution of Ice Shelf and Ocean in the Amundsen Sea Sector of Antarctica
南极阿蒙森海区冰架与海洋的耦合演化
  • 批准号:
    NE/Y001338/1
  • 财政年份:
    2026
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
Coupled Evolution of Ice Shelf and Ocean in the Amundsen Sea Sector of Antarctica
南极阿蒙森海区冰架与海洋的耦合演化
  • 批准号:
    NE/Y000811/1
  • 财政年份:
    2026
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
Collaborative Research: Enabling Cloud-Permitting and Coupled Climate Modeling via Nonhydrostatic Extensions of the CESM Spectral Element Dynamical Core
合作研究:通过 CESM 谱元动力核心的非静水力扩展实现云允许和耦合气候建模
  • 批准号:
    2332469
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Global spatially explicit gridded transport model coupled with an integrated assessment model: a new-generation simulation framework for transport decarbonization strategy
全球空间明确网格交通模型与综合评估模型相结合:新一代交通脱碳战略模拟框架
  • 批准号:
    23K28290
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Intelligent cryo-electron microscopy of G protein-coupled receptors
G 蛋白偶联受体的智能冷冻电子显微镜
  • 批准号:
    23K23818
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Chromaticity-adaptive direct white light generation from luminescent carbogenic nanomaterials coupled with nanophotonic cavity
发光碳原纳米材料与纳米光子腔耦合产生色度自适应直接白光
  • 批准号:
    24K17589
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
CAS: Proton-Coupled Electron Transfer Reactions from Ligand-to-Metal Charge Transfer Excited States.
CAS:配体到金属电荷转移激发态的质子耦合电子转移反应。
  • 批准号:
    2400727
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Connecting the Past, Present, and Future Climate of the Lake Victoria Basin using High-Resolution Coupled Modeling
合作研究:使用高分辨率耦合建模连接维多利亚湖盆地的过去、现在和未来气候
  • 批准号:
    2323649
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
CO2-coupled photothermal catalysis on superlattice structures
超晶格结构上的 CO2 耦合光热催化
  • 批准号:
    DP240102707
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Discovery Projects
Tandem mass spectrometer coupled to a ultra-high performance liquid chromatograph
串联质谱仪与超高性能液相色谱仪联用
  • 批准号:
    540736575
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Major Research Instrumentation
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了