Simulation of Borehole Breakouts Using Fracod2d
Simulation des éclatements des trous de forage avec l'utilisation de FRACOD2D
1
CSIRO Exploration and Mining
2
GeoForschungsZentrum
3
FRACOM Ltd
Corresponding author: baotang. shen@csiro. au
Borehole breakouts often occur with complicated failure mechanisms, involving both tensile and shear failures. To facilitate studies on borehole breakout phenomena, a new fracture propagation code FRACOD2D is introduced in this paper. The code simulates fracture propagation in the tensile mode (mode I), shear mode (mode II) and the mixed mode (mode I + II). It is capable of predicting borehole breakouts caused by a range of failure mechanisms. The code has been applied to study borehole breakouts in a number of cases with different stress ratios and fluid pressures. It was found that in most cases, shear failures are involved in the final formation of a breakout. Tensile failures alone do not form breakouts. The numerical models predicted the typical dog-ear shaped breakouts. The shape and extents of the breakouts (width and depth) were found to depend upon the magnitude of applied stresses as well as the fluid pressure in the borehole. The results of modeling are consistent with laboratory test results and field observations. Factors affecting breakout mechanism are discussed.
Résumé
Les éclatements des trous de forage apparaissent souvent avec des mécanismes de panne complexes et les deux ruptures, de traction et de cisaillement, sont concernées. Pour faciliter l'étude du phénomène des défaillances, un nouveau code de propagation des pannes, FRACOD2D, est présenté dans cet article. Le code simule la propagation des avaries dans le mode de traction (mode I), dans le mode de cisaillement (mode II) et dans le mode mixte (mode I + II). Il est capable de prévoir des éclatements de trous de perçage causés par une gamme de mécanismes de pannes. Le code a été appliqué pour étudier dans un nombre de cas les avaries de perçage avec les différentes valeurs d'effort et de pression des fluides. Il a été observé que, dans la plupart des cas, les avaries de cisaillement sont impliquées dans la formation finale de la défaillance. Les avaries de tension seules ne conduisent pas à la panne. Les modèles numériques ont prévu les pannes typiques en forme de dog-ear (oreille de chien). Il a été trouvé que la forme et l'étendue des défaillances (largeur et profondeur) dépendent de la magnitude des efforts appliqués, aussi bien que la pression du fluide dans le trou de forage. Les résultats de modélisation sont cohérents avec les résultats des tests en laboratoire et les observations sur le terrain. Les facteurs affectant les mécanismes de l'avarie sont commentés.
© IFP, 2002