현장 규모의 주요 수압 균열 경로 내 지지제 수송에 대한 수치 시뮬레이션 연구

중부 쓰촨의 기공형 조밀 사암 가스 저장소에서는 수평정 수압 파쇄가 필수적이며, 균열 전도성은 주로 지지제의 수송 및 배치에 의해 제어된다. 그러나 균열 내 지지제 이동은 밀집 입자 흐름 과정으로서 공학적 규모에서 여전히 충분히 이해되지 않고 있다. 본 연구에서는 3차원 고체-액체 오일러 다상 흐름 모델을 사용하여 조밀 사암 가스 저장소에서 이중 입자 크기 지지제 수송을 시뮬레이션하였다. 단일 주요 균열과 정공-균열 시스템 모두에 대해 수치 시뮬레이션을 수행하여 펌핑 속도, 유체 특성 및 지지제 농도가 수송 및 배치 거동에 미치는 영향을 조사하였다. 결과는 펌핑 속도, 유체 점도 및 미세 지지제 비율의 증가가 보다 균일한 지지제 배치를 촉진하며, 점도가 지지제 현탁 능력에 가장 큰 영향을 미친다는 것을 보여준다. 동일한 메쉬 크기 범위 내 지지제 간에는 크기 분리가 수송 과정 중 발생하는데, 미세 입자는 모래 더미 하단 후미 지역에 우선 축적되고 조대 입자는 모래 더미 내에 더 균일하게 분포한다. 정공-균열 모델에서는 지지제가 처음에는 짧은 중간 균열에 축적되다가 이후 뒤꿈치 균열로 이동하며 중간과 발끝 부위에서 유사한 배치량을 보인다. 단계별 펌핑은 정공 근처 지지제 축적을 감소시키면서 다른 영역에서는 유사한 배치를 유지한다. 이러한 결과는 이중 입자 크기 오일러 접근법이 공학 규모의 지지제 수송 메커니즘을 포착하는 능력을 입증하며 수압 파쇄 펌핑 전략 최적화를 위한 지침을 제공한다.