University cluster 1:5 FP Fracture initiaton

Publieke samenvatting / Public summary

Aanleiding
Vloeistofgeïnduceerde scheurvorming in de ondergrond vindt plaats bij het winnen van aardgas uit compact gesteente en warm water uit geothermische bronnen. Om de gasvooraden veilig en efficient te kunnen winnen en aardwarmte optimaal te benutten, is een goede voorspelling van het scheurvormingsproces noodzakelijk. Er zijn vele numeriek pakketten in omloop om scheurvorming te voorspellen. Deze modellen werken echter alleen goed bij enkelvoudige scheuren in een homogeen materiaal. Het voorstel hier is om nieuwe numerieke modellen te ontwikkelen en te valideren voor scheurnetwerken in poreuze inhomogene gesteenten.

Doelstelling
De doelstellingen van dit onderzoek zijn:
1. Ontwikkel een 2D eindige elementenmethode om scheurinitiatie en -groei in een verzadigd poreus materiaal te onderzoeken. Hierbij dient vloeistofstroming binnen de scheur en vloeistofuitwisseling met de poreuze matrix in het model worden opgenomen. Calibreer en test het model aan de hand van bestaande analytische oplossingen.
2. Breid het model uit naar 3D en ontwikkel nieuwe modellen voor scheurvertakking (‘fracture branching’).
3. Valideer het model aan de hand van kleinschalige laboratoriumexperimenten aan de TUE, aan de hand van grootschalige laboratoriumexperimenten aan de TUD, en aan de hand van geologische datasets van de UU.
4. Modelleer het vloeistofgedrag (viscositeit) en test de resultaten in het laboratorium.

Korte omschrijving
Een van de innovatieve productietechnieken van aardgas en aardwarmte binnen de programmalijnen van Upstream Gas is vloeistofgeïnduceerde scheurvorming. In dit project wordt aan de Technische Universiteit Eindhoven een computerprogramma ontwikkeld dat in staat is het scheurvormingsproces beter te voorspellen en te beschrijven. De voorspellingen worden vergeleken met experimenten in het laboratorium van de Technische Universiteit Delft en geologische datasets van de Universiteit Utrecht.

Resultaat
Dit onderzoeksproject zal de techniek van vloeistofgeïnduceerde scheurvorming verbeteren doordat er een betere voorspelling kan worden gedaan over hoe het uiteindelijke scheurnetwerk in het gesteente eruit zal zien als functie van de vloeistofinjectiesnelheid, de uitwendige spanningen in het gesteente en de eventuele gelaagdheid van het gesteente.