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Les roches réservoirs d’hydrocarbures sont rarement assimilables au milieu homogène et isotrope admis dans les théories de fracturation hydraulique. Il en résulte que la distribution des contraintes induites dans ces rcches par l’injection d’un fluide sous pression diffère nettement de la distribution prévue par ces théories.
Dans cette communication, nous examinons l’influence des stratifications et des fissures naturelles sur l’orientation, la localisation et le développement des fractures induites par fracturation hydraulique.
Si généralement, la fracture se développe dans la direction perpendiculaire à la plus petite contrainte principale, cette règle peut être mise en défaut dans certains cas particuliers, notamment dans des roches stratifiées situées à faibles profondeurs (quelques centaines de mètres seulement).
La localisation des fractures peut être influencée par la présence de bancs imperméables ou de fissures naturelles. En particulier la position de la fracture horizontale éventuelle — qui se développe préférentiellement à l’une des extrémités de l’intervalle sous pression — peut être modifiée par une initiation préalable de la fracture ou l’existence de joints stylolithiques horizontaux par exemple.
Les résultats de laboratoire sont confirmés par de nombreuses observations sur champ à des profondeurs de quelques centaines à quelques milliers de mètres.
Depuis son introduction dans l’industrie pétrolière en 1948, la fracturation hydraulique a pris une importance sans cesse plus grande comme technique de stimulation des réservoirs d’hydrocarbures, sans compter ses nombreuses autres applications dans l’industrie minière notamment.
Mais s’il existe une abondante littérature sur le mécanisme de la fracturation hydraulique des roches assimilées à un milieu poreux, homogène, isotrope, supposé élastique jusqu’à la rupture [1] [2] [3] [4] [5], par contre peu de travaux sont consacrés à la fracturation des roches hetérogènes, stratifiées ou fissurées, constitutives de tous les gisements d’ huiles ou de gaz.
De nombreux travaux expérimentaux tendent à démontrer que la fracture se développe toujours dans la direction perpendiculaire à la plus petite des contraintes principales s’exerçant sur la roche. On peut alors se demander quelle est l’importance de la structure réelle du réservoir ou des fissures naturelles plus ou moins développées, sur l’initiation et surtout le développement d’une fracture par fracturation hydraulique.
Hydrocarbons reservoir rocks are seldom truly simulated by the homogeneous and isotropic media of the hydraulic fracturing theory. Because of this, distribution of stresses induced in these rocks by under pressure fluid injection is quite different from theoretical predicted distribution.
In this paper, we investigate the effect of bedding planes and natural fissures on orientation, localisation and development of fractures induced by hydraulic fracturing.
If usually , the fracture expands in a direction perpendicular to the smallest principal stress, this rule fails in some special cases, as for shallow stratified formation (a few hundred meters).
Fracture localisation may be affected by the occurrence of non-permeable beds or by natural fissures and for instance the location of eventual horizontal fracture, which expands preferentially at one of the ends of the pressure zone, may be modified by a previously initiated fracture or by the occurrence of horizontal stylolitic (weak) joints.
Laboratory data are in agreement with numerous field observations at depths ranging from a few hundred meters to several thousands meters.
Ölhaltige Felsen können nur selten, einem homogenen Milieu gleichgestellt werden, so wie es in den Theorien hydraulischer Frakturierung angenomme wird. Es folgt daraus, dass die Verteilung der Spannungen welche in solchen Felsen durch Einspritzen einer unter Druck stehender Flüssigkeit hervorgerufen werden, völligv erschieden ist von der auf Grund dieser Theorien vorausgesagten Verteilung.
In dieser Beitrag wird der Einfluss der Startifikationen und der natürlichen Risse auf die Orientierung, die Lage und die Entwicklung der durch hydraulisches Frakturieren entstandenen Bruche untersucht.
Gewöhnlich entwickelt sich der Bruch in eine Richtung welche senkrecht auf die kleinste Hauptspannung steht: as können aber Ausnahmefälle autreten. hauptsächlich aufgeschichteten Felsen wellche in kleiner Tiefe (nur wenige Hunderte von Meter) gelegen sind.
Die Lage der Bruche kann durch das vorhanden Sein undurchdringlicher Schichten oder aber natürlicher Risse beeinflusst werden. Insbesondere kann die Lage des eventuallen waagrechten Bruches — welcher sich vorzüglich an einem der beiden Endstellen des unter Druck gestellten Abschnittes entwickelt — ducrh ein vorgängiges Einleiten des Spaltanfangs oder durch das vorhanden Sein von Schichten kleineres Wiederstandes geändert werden.
Die Laboregebnisse werden durch zahlreiche Feldversuche, welche in Tiefen zwischen einige Hunderte bis einige Tausende von Metern durchgeführt wurden, bestätigt.
