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6.3: Fratura - Geociências

6.3: Fratura - Geociências


6.3: Fratura - Geociências

Modelagem de fluxo de fluido hidro-termoquímico acoplado através de redes de fratura de rocha e suas aplicações

Esta revisão aborda o recente desenvolvimento de fluxo de fluido através da rede de fratura de rocha, incluindo modelagem de rede de fratura, fluxo de fluido em fratura única e rede de fratura, bem como aplicações de engenharia. Este artigo está bem organizado e bem escrito. A revisão sobre modelagem numérica é abrangente, mas na parte experimental pode ser melhorada.

Na Seção 3.5, os autores devem revisar mais trabalhos experimentais no tópico de escoamento de fluido não linear. Três artigos revisados ​​aqui não podem fornecer uma visão abrangente. Alguns trabalhos recentes podem ser incluídos, como, Yin et al. 2018. Rock Mech Rock Eng, 51, 3167-3177 Ji et al. 2020. Comp Geotech, 123, 103589 Dang et al. 2019. Comp Geotech, 114, 103152.

Nas conclusões, os autores devem abordar possíveis direções de pesquisa de modelagem de rede de fratura com base no trabalho de revisão.

Esta revisão aborda o recente desenvolvimento de fluxo de fluido através da rede de fratura de rocha, incluindo modelagem de rede de fratura, fluxo de fluido em fratura única e rede de fratura, bem como aplicações de engenharia. Este artigo está bem organizado e bem escrito. A revisão sobre modelagem numérica é abrangente, mas na parte experimental pode ser melhorada.

Na Seção 3.5, os autores devem revisar mais trabalhos experimentais no tópico de escoamento de fluido não linear. Três artigos revisados ​​aqui não podem fornecer uma visão abrangente. Alguns trabalhos recentes podem ser incluídos, como, Yin et al. 2018. Rock Mech Rock Eng, 51, 3167-3177 Ji et al. 2020. Comp Geotech, 123, 103589 Dang et al. 2019. Comp Geotech, 114, 103152.

Resposta A1: Obrigado pela sugestão. Esses artigos foram revisados ​​e citados na Seção 3.5.

Nas conclusões, os autores devem abordar possíveis direções de pesquisa de modelagem de rede de fratura com base no trabalho de revisão.

Resposta A2: Os textos a seguir foram adicionados à seção Conclusões para abordar esse problema:

& hellip Avanços continuarão a ser feitos no futuro desenvolvimento de modelagem DFN com melhor incorporação de dados de condicionamento disponíveis e informações de fratura detectadas indiretamente. Também podemos observar um uso crescente de aprendizado de máquina nesses aplicativos.

O manuscrito é em geral muito bem escrito e apto para publicação após algumas revisões.

  • Como os autores discutem principalmente sobre a modelagem da rede de fratura, eles devem considerar a alteração do título de acordo, por ex. & ldquofratura de modelagem de rede para as aplicações de simulação numérica hidro-termoquímica acoplada & rdquo se encaixa melhor. Os autores podem querer pensar em um novo título.
  • A resolução da figura não é de qualidade homogênea, algumas figuras podem ser substituídas por versões de alta resolução. Por exemplo: Figura 6, Figura 13, Figura 14, Figura 15, Figura 25.
  • O mesmo se aplica às equações, que às vezes parecem estar inseridas como figuras e às vezes usando a ferramenta de equação do Word. Verifique o tamanho da fonte e a aparência das equações e parâmetros para garantir uma alta qualidade homogênea.
  • Na seção 3.1, onde os autores explicam o ECPM, eles representam um exemplo muito simples. Deve ser explicado que tal tensor de permeabilidade para todo o sistema pode não funcionar nem refletir o comportamento do reservatório na prática. Porque, a densidade e a orientação da fratura não são homogêneas nos campos reais e precisamos colocar o sistema em grade em pequenas subseções e obter tensores de permeabilidade para esses blocos de grade. Eu acho que o COMSOL não poderia fornecer tais tensores de permeabilidade ou isso consumiria muito tempo. Portanto, sugiro que os autores introduzam pacotes como Fracman ou DFNworks para cálculo de campo de permeabilidade equivalente que fornece tensores de permeabilidade de reservatório mais realistas.
  • Na Figura 1, os autores reuniram um conjunto de abordagens de modelagem DFN. No entanto, vi algumas abordagens nas quais os pesquisadores tentaram considerar alguns antecedentes físicos do processo de fraturamento durante a modelagem da rede de fratura. Se essa abordagem não for considerada nas categorias da Figura 1, recomendo mencioná-las. Veja os seguintes artigos:

Masihi, M., King, P, R., & ldquoA correlated fracture network: model and percolation properties & rdquo, Water Resources Research, 43, W07439, 2007

Mahmoodpour, S., Masihi, M., & ldquoAn algoritmo de recozimento simulado aprimorado em modelagem de rede de fratura & rdquo, Journal of Natural Gas Science and Engineering, 33, 538-550, 2016.

  • Há um problema na formatação da fonte. Quando os autores usam & ldquoshown in & rdquo, a parte restante do texto vai para a próxima linha. Por favor, considere e altere-o de acordo. Por exemplo, linhas 237-243.
  • Na Figura 9, o gradiente hidráulico no título é diferente da figura. Além disso, sugiro usar o mesmo gradiente hidráulico para as Figuras 9-11 ou mesmo uma barra de mesma cor para melhor comparabilidade.
  • Use o mesmo formato para o título das subseções. Por exemplo, compare 3.2 e 3.3.
  • É melhor ter detalhes extras na seção 4.2. Qual abordagem ou software é usado para obter o modelo de condutividade hidráulica (Figura 22)? Além disso, é melhor explicar sobre o tipo das reações químicas ou possíveis suposições para modelá-las com o COMSOL. Porque, a maioria das reações químicas são cinéticas controladas e precisamos rastrear a possível cadeia de reações dos reagentes em direção aos produtos. O COMSOL não pode lidar com esse tipo de simulação. Para lidar com esse problema, os pesquisadores estão tentando acoplar pacotes de geoquímica como o PHREEQC. Portanto, é muito importante discutir sobre as possíveis reações e suposições e a precisão e desvantagens de diferentes abordagens de implementação.
  • Linha 567: cite um artigo relevante sobre o algoritmo SIMPLE.

O manuscrito é em geral muito bem escrito e apto para publicação após algumas revisões.

  • Como os autores discutem principalmente sobre a modelagem da rede de fratura, eles devem considerar a alteração do título de acordo, por ex. & ldquofratura de modelagem de rede para as aplicações de simulação numérica hidro-termoquímica acoplada & rdquo se encaixa melhor. Os autores podem querer pensar em um novo título.

Resposta B1: Agradecemos seu comentário. No entanto, acreditamos que o título é apropriado e é um verdadeiro reflexo da pesquisa revisada neste artigo. A modelagem da rede de fratura é apenas uma pequena parte desta revisão e a parte principal é, na verdade, dedicada a revisar a modelagem do fluxo de fluido acoplado.

  • A resolução da figura não é de qualidade homogênea, algumas figuras podem ser substituídas por versões de alta resolução. Por exemplo: Figura 6, Figura 13, Figura 14, Figura 15, Figura 25.

Resposta B2: A maioria dessas figuras foi substituída por figuras de resolução mais alta, exceto as Figuras 13 e 14, que já estão em alta resolução. A aparência de baixa qualidade foi causada pela conversão de WORD em PDF. Também verificamos todas as outras figuras para garantir a consistência na qualidade da figura.

  • O mesmo se aplica às equações, que às vezes parecem estar inseridas como figuras e às vezes usando a ferramenta de equação do Word. Verifique o tamanho da fonte e a aparência das equações e parâmetros para garantir uma alta qualidade homogênea.

Resposta B3: A qualidade pobre / inconsistente na tipografia de equações foi causada pela conversão de uma versão diferente do WORD. Agora redigitamos todas as equações usando o mesmo editor de equações para garantir a consistência na qualidade tipográfica.

  • Na seção 3.1, onde os autores explicam o ECPM, eles representam um exemplo muito simples. Deve ser explicado que tal tensor de permeabilidade para todo o sistema pode não funcionar nem refletir o comportamento do reservatório na prática. Porque, a densidade e a orientação da fratura não são homogêneas nos campos reais e precisamos colocar o sistema em grade em pequenas subseções e obter tensores de permeabilidade para esses blocos de grade. Eu acho que o COMSOL não poderia fornecer tais tensores de permeabilidade ou isso consumiria muito tempo. Portanto, sugiro que os autores introduzam pacotes como Fracman ou DFNworks para cálculo de campo de permeabilidade equivalente que fornece tensores de permeabilidade de reservatório mais realistas.

Resposta B4: Concordamos com a questão levantada sobre a abordagem de ECPM. No entanto, não afirmamos que o ECPM sempre funcionará corretamente em todos os casos. Na verdade, conforme mencionado na Introdução, ECPM é apenas uma das várias abordagens comumente usadas para resolver a questão da eficiência computacional na modelagem de fluxo através de redes de fratura na escala do reservatório. Nesta seção, estamos revisando a ideia básica da abordagem ECPM usando o COMSOL como ferramenta (que também é usado no segundo estudo de caso descrito na Seção 4.2). A intenção aqui não foi revisar ou comparar a implementação ou precisão das abordagens ECPM implementadas em diferentes pacotes de software.

O texto a seguir foi adicionado ao manuscrito revisado para abordar a questão levantada pelo revisor:

O exemplo acima usa um pequeno bloco para ilustrar o processo de estimativa do tensor de permeabilidade de um modelo DFN usando COMSOL. Tal estimativa também pode ser realizada usando vários outros pacotes de software, como FRACMAN [111] e DFNWorks [112]. Para usar a abordagem ECPM na escala do reservatório, a região de interesse pode ser subdividida em blocos com seus tensores de permeabilidade equivalentes estimados. Esta abordagem é baseada na suposição de que os sub-blocos satisfazem o requisito de volume elementar representativo, conforme descrito na Seção 1. Isso pode às vezes ser um desafio devido à heterogeneidade inerente das redes de fratura e, portanto, um certo grau de aproximação terá que ser usado na prática .

  • Na Figura 1, os autores reuniram um conjunto de abordagens de modelagem DFN. No entanto, vi algumas abordagens nas quais os pesquisadores tentaram considerar alguns antecedentes físicos do processo de fraturamento durante a modelagem da rede de fratura. Se essa abordagem não for considerada nas categorias da Figura 1, recomendo mencioná-las. Veja os seguintes artigos:

Masihi, M., King, P, R., & ldquoA correlated fracture network: model and percolation properties & rdquo, Water Resources Research, 43, W07439, 2007

Mahmoodpour, S., Masihi, M., & ldquoAn algoritmo de recozimento simulado aprimorado em modelagem de rede de fratura & rdquo, Journal of Natural Gas Science and Engineering, 33, 538-550, 2016.

Resposta B5: Obrigado pela sugestão. Os dois artigos foram revisados ​​e citados na Seção 2. O texto a seguir foi adicionado ao manuscrito revisado:

Diferentes estruturas de correlação também podem ser consideradas na modelagem DFN [109,110].

  • Há um problema na formatação da fonte. Quando os autores usam & ldquoshown in & rdquo, a parte restante do texto vai para a próxima linha. Por favor, considere e altere-o de acordo. Por exemplo, linhas 237-243.

Resposta B6: Este foi um erro de formatação causado pelo modelo WORD fornecido. O problema já foi corrigido.

  • Na Figura 9, o gradiente hidráulico no título é diferente da figura. Além disso, sugiro usar o mesmo gradiente hidráulico para as Figuras 9-11 ou mesmo uma barra de mesma cor para melhor comparabilidade.

Resposta B7: Obrigado pela sua análise cuidadosa. O erro de digitação na Figura 9 agora foi corrigido. Essas figuras também foram re-plotadas usando a mesma escala de cores para facilitar a comparação.

Resposta B8: Pronto. Verificamos duas vezes o manuscrito para garantir a consistência do estilo.

  • É melhor ter detalhes extras na seção 4.2. Qual abordagem ou software é usado para obter o modelo de condutividade hidráulica (Figura 22)? Além disso, é melhor explicar sobre o tipo das reações químicas ou possíveis suposições para modelá-las com o COMSOL. Porque, a maioria das reações químicas são cinéticas controladas e precisamos rastrear a possível cadeia de reações dos reagentes em direção aos produtos. O COMSOL não pode lidar com esse tipo de simulação. Para lidar com esse problema, os pesquisadores estão tentando acoplar pacotes de geoquímica, como o PHREEQC. Portanto, é muito importante discutir sobre as possíveis reações e suposições e a precisão e desvantagens de diferentes abordagens de implementação.

Resposta B10: O texto a seguir foi adicionado ao manuscrito revisado para dar mais explicações sobre as questões levantadas neste comentário:

Neste modelo, a taxa de reação volumétrica para dissolução de Cu é dada pela área de superfície estimada dos minerais de cobre dependendo do grau de Cu e da taxa de reação de superfície na cinética de primeira ordem em relação à concentração de ácido. A constante de taxa foi estimada a partir dos dados de teste de lixiviação usando amostras do local da mina. O lixiviante injetado também reage com os minerais da ganga, o que afetaria a dissolução do Cu ao consumir ácido. Portanto, o consumo de ácido pelos minerais de ganga é considerado no modelo e a cinética correspondente também é estimada a partir dos dados do teste de lixiviação. A dissolução de cobre também pode ser afetada por reações geoquímicas intro-aquosas entre várias espécies na solução. No entanto, esses processos não são modelados no estágio atual do estudo de escopo. Dependendo dos resultados do teste metalúrgico, se as reações geoquímicas intro-aquosas tiverem impactos significativos na dissolução de Cu, a modelagem dessas reações pode ser incorporada em nosso modelo por meio do acoplamento de um pacote de software de modelagem geoquímica como o PHREEQC [117].

Resposta B11: Como sugerido, a seguinte referência é citada para o algoritmo SIMPLE (Seção 3.3):

Wang, H., Wang, H., Gao, F., Zhou, P. e Zhai, Z. (2018), Revisão de literatura sobre algoritmos de desacoplamento de pressão e velocidade de velocidade aplicados à simulação de CFD em ambiente construído, Building and Environment, 143, pp. 671-678.


Custo da série de simpósios de quatro partes (5/14, 5/21, 5/27 / & amp 6/3):

& # 8211 $ 50 para membros da NAON e Own the Bone

& # 8211 $ 75 para membros da AOA e líderes emergentes
& # 8211 $ 25 para residentes médicos, estudantes e bolsistas
& # 8211 $ 150 para não membros (os não membros inscritos no pré-evento de 23 de março receberão um desconto extra de $ 25 na inscrição para o evento principal de quatro partes)

Objetivos de Aprendizagem do Simpósio do The Bone:

  • Discuta a epidemia de fraturas por fragilidade e como os esforços de prevenção de fraturas secundárias ajudam a resolver o problema.
  • Analisar as considerações de implementação multidisciplinar para um modelo de serviço de ligação de fraturas (FLS) para a prevenção de fraturas secundárias.
  • Investigue e pratique a conclusão de um exame clínico de um paciente para osteoporose.
  • Discuta as estratégias de gerenciamento farmacológico atuais e potenciais para o paciente com ou em risco de osteoporose.
  • Investigar o manejo pós-fratura multidisciplinar e as estratégias de prevenção relacionadas à saúde óssea por meio de estudos de caso.

Público-alvo:

Cirurgiões ortopédicos, médicos multidisciplinares, enfermeiras, profissionais de enfermagem, assistentes médicos, fisioterapeutas e terapeutas ocupacionais e outros profissionais de saúde aliados que cuidam de pacientes ortopédicos em ambientes de cuidados intensivos e ambulatoriais.

Ganhe reconhecimento:

  • Ganhe aproximadamente 8 horas de Créditos AMA PRA Categoria 1 ™ para todas as quatro sessões
  • Ou ganhe aproximadamente 8,25 horas de Horário de contato de enfermagem da categoria A para todas as quatro sessões
  • Os participantes receberão um Certificado de Conclusão do Treinamento em Saúde Óssea ao terminar o curso

Simpósio OTB Parte I (14 de maio, das 10h00 às 12h00 ET)

uma. Boas-vindas e visão geral do amp

eu. Laura Boineau, FNP-BC e Laura Tosi, MD, FAOA

b. Programas multidisciplinares de prevenção de fraturas secundárias (painel)

eu. Uma visão geral do próprio osso & # 8211 Cynthia Emory, MD, FAOA

ii. Visão geral do registro OTB e # 8211 Gregory Brown, MD, PhD, FAOA

iii. Destaque do programa - Stacey Rothwell, PA

c. O que um NP ou PA pode fazer por um Programa de Saúde Óssea?

d. Cálcio e vitamina D: o que você precisa saber

Simpósio OTB - Parte II (21 de maio, das 10h00 às 12h00 ET)

uma. Reconhecendo quando não é Osteoporose Afinal

b. Tratamento da osteoporose & # 8220 naturalmente & # 8221: atualização no microbioma

c. Tratamento Médico da Osteoporose

d. Saúde óssea após cirurgia bariátrica

Simpósio OTB - Parte III (27 de maio, das 17h00 às 19h00 ET)

uma. Estratégias para incorporar a prevenção de fraturas secundárias no treinamento de residência

eu. Stephen Kates, MD, FAOA - Moderador

ii. Kyle Jeray, MD, FAOA & # 8211 Descreva o Problema / Lacuna de Tratamento

iii. Joshua Patt, MD, FAOA & # 8211 Discutir pesquisa CORD / OTB

4. Daniel Layon, MD & # 8211 Resident Envolvement in Osteoporosis

b. Destaques do currículo de residente (Universidade de Toronto)

eu. Earl Bogoch, MD, FRCSC Victoria Elliot-Gibson, MSc

c. Declaração de consenso ASBMR

Simpósio OTB - Parte IV (3 de junho, das 17h às 19h ET)

uma. Avaliação de risco de fratura

b. Fraturas do rádio distal: o canário na mina de carvão

c. Estudos de caso no manejo da osteoporose pós-fratura

eu. Laura Boineau, FNP-BC e faculdade

Em caso de dúvidas, entre em contato com Ben Grace em [email protected]

O AOA e a Own the Bone agradecem à Amgen, DePuy Synthes, Medtronic, Radius e UCB por seu apoio financeiro ao Simpósio Virtual Own the Bone de 2021.

A National Association of Orthopaedic Nurses (NAON) é credenciada como provedora de educação continuada em enfermagem pela Comissão de Credenciamento do American Nurses Credentialing Center.

Esta atividade foi planejada e implementada de acordo com os requisitos e políticas de credenciamento do Conselho de Credenciamento para Educação Médica Continuada (ACCME) por meio do provedor conjunto da North American Spine Society e da American Orthopaedic Association. A North American Spine Society é credenciada pela ACCME para fornecer educação médica continuada para médicos. A North American Spine Society designa esta atividade ao vivo para um máximo de 8.0 AMA PRA Categoria 1 Credits ™. Os médicos devem reivindicar apenas o crédito proporcional à extensão de sua participação na atividade. A American Medical Association determinou que os médicos não licenciados nos EUA para participar desta atividade CME são elegíveis para AMA PRA Category 1 Credits ™.


Os revestimentos de cristal podem ajudar a resolver o mistério dos padrões de fratura

Uma rede de fraturas nas montanhas de Omã. Crédito: Laubach et al.

Eles são as rachaduras na calçada. As fissuras nos cortes de estradas. As texturas de aranha em tijolos e pedras. E essas são apenas as fraturas visíveis na superfície. No subsolo, as fraturas podem se espalhar pelas rochas, criando redes complexas que se estendem por quilômetros.

Entender como as fraturas se formam e onde estão localizadas são questões fundamentais em geociências com implicações importantes para a vida cotidiana. As fraturas influenciam a quantidade de petróleo e gás que pode fluir de um jogo de xisto. Eles podem controlar onde as águas subterrâneas são abundantes ou difíceis de obter, e se o dióxido de carbono injetado no subsolo permanecerá armazenado ou vazará de volta para a atmosfera, onde pode contribuir para a mudança climática.

A maioria dos cientistas buscou respostas para essas perguntas por meio de observações de subsuperfície e pesquisas baseadas em mecânica. Mas essas abordagens não tiveram sucesso em responder nem mesmo às perguntas básicas sobre fraturas em ambientes mais profundos e quentes. Responder a essas perguntas é vital para fazer previsões mais precisas dos padrões de fratura do subsolo e melhores decisões de engenharia.

Um grupo de pesquisa liderado pela Universidade do Texas em Austin está desafiando o paradigma científico atual, argumentando que a mecânica por si só não é suficiente. Para progredir na pesquisa de fraturas, os cientistas precisam começar a considerar o papel da química.

Núcleos de rocha do leste do Texas contendo fraturas. Os núcleos mostram como as fraturas expostas podem hospedar depósitos de cimento, o que pode fornecer pistas sobre o ambiente e o processo da fratura. O rótulo & # 8220F & # 8221 denota uma fratura. o rótulo & # 8220Br & # 8221 denota uma ponte de cimento. Crédito: Lander et al.

Os pesquisadores publicaram artigo em agosto de 2019 na revista Resenhas de Geofísica defendendo a adoção de uma perspectiva química para entender como os padrões de fratura se desenvolvem. Por exemplo, pesquisas publicadas recentemente mostram que os minerais que revestem o interior das fraturas podem registrar evidências importantes sobre quando e por que as fraturas se formam. Os revestimentos de cristal também podem influenciar o próprio processo de fraturamento. A análise química, a experimentação, a modelagem e a teoria têm o potencial de aumentar a compreensão dos cientistas de como os padrões de fratura se desenvolvem em diferentes escalas de tempo geológicas, disse o autor principal Stephen Laubach, pesquisador sênior do UT Bureau of Economic Geology, uma unidade de pesquisa da Escola Jackson de Geociências.

& # 8220Eles são rochas quentes com fluido quente nelas, então são ambientes enormemente reativos quimicamente, & # 8221 Laubach disse.

Laubach é o líder do programa de fratura e diagênese do bureau e é coautor do artigo com 18 outros colaboradores. O artigo baseia-se nas ideias discutidas em um workshop de 2016 sobre a química do desenvolvimento de padrões de fratura patrocinado pelo Departamento de Energia do Escritório de Ciências Básicas de Energia.

De picos de montanhas a formações rochosas com quilômetros de profundidade, as fraturas são as estruturas rochosas mais comuns em muitos ambientes geológicos. Sua abundância influencia a força da rocha circundante e o fluxo de fluido. No entanto, a simplicidade superficial das fraturas também é o que as torna um problema tão difícil de resolver. Com a mecânica e a geometria sozinhas, é praticamente impossível separar os processos que levaram à formação de uma fratura em relação a outra. A química fornece o contexto necessário para fazer essas distinções.

Stephen Laubach, líder do programa de fratura e diagênese da Escola de Geociências de Austin Jackson na Universidade do Texas em Austin Jackson School of Economic Geology & # 8217 Bureau of Economic Geology, está em um afloramento de pedra rochosa fraturada no Parque Nacional Grand Teton. O afloramento é um excelente análogo para reservatórios de gás subterrâneos. Crédito: Ann Laubach.

& # 8220Com uma fratura de modo de abertura simples, poderia ter se formado por tantos processos diferentes & # 8221 Laubach disse. & # 8220Quando você vê uma fratura em um pedaço de núcleo, você não pode & # 8217t dizer quando se formou ou por que se formou, especificamente. Você tem pouco para inferir quais padrões estão longe do poço. & # 8221

No artigo, os autores explicam como a química pode oferecer mais especificidade nos fatores que moldam as fraturas, com a pesquisa se concentrando nas fraturas que se formam de 1 a 10 quilômetros abaixo da superfície.

Fraturas nesses ambientes freqüentemente hospedam depósitos minerais dentro deles. Uma vez que diferentes minerais se formam em condições específicas, os revestimentos minerais servem como um registro dos ambientes rochosos ao longo do tempo. Os próprios minerais também podem impactar o processo de fraturamento e a extensão em que o fluido pode fluir através das redes de fratura.

Laubach disse que a análise da química da fratura já levou a descobertas importantes. Por exemplo, a pesquisa da agência descobriu que uma rede de fratura no leste do Texas tem crescido lenta e continuamente por cerca de 50 milhões de anos & # 8211 muito mais do que o esperado. E o ex-aluno da Jackson School of Geosciences Abdulaziz Almansour (que obteve um mestrado & # 8217s do programa de energia e recursos terrestres # 8217s da escola em 2017) publicou recentemente um artigo baseado em sua pesquisa de tese que usa análise química de rocha hospedeira para prever como fraturas podem aumentar ou bloquear a produção de petróleo com base no fato de serem selados por cimentos minerais ou abertos e capazes de servir como condutos para hidrocarbonetos.

No entanto, apesar do grande potencial da química para lançar luz sobre o comportamento da fratura, Laubach disse que uma abordagem química ainda é uma perspectiva relativamente incomum que precisa de mais pesquisas em toda a linha.

& # 8220 Suspeitamos que provavelmente uma geração inteira de trabalho observacional e experimental seja necessária, seja com materiais analógicos ou em temperaturas elevadas trabalhando com reações químicas onde reações como precipitação estão acontecendo, & # 8221 ele disse. & # 8220Na década de 60, houve um grande impulso para a mecânica da fratura relacionada ao laboratório. Acho que provavelmente temos outra rodada disso. & # 8221

Giovanni Bertotti, pesquisador de fraturas que não estava envolvido com a publicação e chefe da seção de Engenharia Civil e Geociências da Delft University of Technology, chamou o artigo de & # 8220milestone & # 8221 e disse que espera que o artigo seja lido por uma ampla gama de pessoas na academia e na indústria.

Para mais informações, contate: Anton Caputo, Jackson School of Geosciences, 512-232-9623 Monica Kortsha, Jackson School of Geosciences, 512-471-2241.


Metodologia

Aquisição e processamento de log FMI

No furo MOL-GT-01 foi utilizada uma versão slim da ferramenta FMI, o que significa que foram utilizados apenas coxins sem abas, devido às restrições de tamanho do furo e para evitar danos à ferramenta ao abrir os coxins. Esta versão da ferramenta contém 96 microeletrodos e a cobertura circunferencial do poço é reduzida em 50% em comparação com uma ferramenta com flaps. Um fluxo de trabalho de processamento FMI padrão foi usado, com um controle de qualidade dos dados do acelerômetro e do magnetômetro para validar a orientação dos dados. A correção de velocidade foi aplicada no campo para corrigir qualquer deslocamento de profundidade ou movimentos irregulares da ferramenta, e a harmonização do botão foi realizada para corrigir os efeitos das diferentes respostas entre os botões. A concatenação e orientação da almofada foram feitas para criar uma matriz orientada na qual cada almofada está em sua posição correta em torno do poço. Finalmente, uma normalização dinâmica e estática dos dados corrigidos da imagem foi feita com uma janela dinâmica de 2 pés (0,6096 m). Um controle de qualidade subsequente das imagens finais do FMI mostrou que apenas 3% dos dados eram de "qualidade moderada a ruim", devido aos efeitos de aderência. Esses intervalos foram deixados de fora para análises posteriores.

Quantificação de características de recursos

Os geólogos da Schlumberger identificaram diferentes recursos no registro do FMI. A maioria deles são recursos condutores, o que significa que eles têm uma condutividade elétrica maior do que a matriz da rocha e aparecem como recursos "escuros" no perfil do FMI, ou seja, fraturas condutoras, limites de leito e estilólitos. As características resistivas parecem mais claras do que a matriz rochosa. Foram observadas apenas 18 fraturas resistivas, muito menos do que o número de fraturas condutoras. Essas fraturas resistivas são interpretadas como totalmente cimentadas por minerais e não são levadas em consideração neste estudo, uma vez que não contribuem para a permeabilidade. Além disso, três furos foram identificados, aparecendo como um par de listras obscuras com um ângulo de 180 ° entre elas, o que indica uma tensão horizontal mínima de aproximadamente WSW – ENE.

O objetivo deste estudo é investigar o efeito da espessura do leito, litologia e falhas em natural (parcialmente) fraturas expostas. Eles apareceriam no log do FMI como sinusóides condutores. No entanto, eles precisam ser distinguidos dos limites do leito e fraturas de tração induzidas por perfuração, que também são observadas como características condutoras. A diferença entre os limites do leito e as fraturas é baseada em três observações. Em primeiro lugar, os limites do leito são quase sempre sinusóides completos, enquanto as fraturas podem ser mais frequentemente descontínuas. Em segundo lugar, as fraturas frequentemente cortam outras características, enquanto os planos de estratificação não. Finalmente, com base no conhecimento de registros sísmicos, de testemunhos e de poços geofísicos de outros furos, sabemos que os limites do leito são em sua maioria suavemente inclinados, enquanto as fraturas geralmente têm ângulos maiores. Como este estudo se concentra em fraturas expostas naturais (parcialmente), elas também devem ser distinguidas das fraturas induzidas por perfuração. Essa diferença é baseada no fato de que as fraturas induzidas por perfuração mostram descontinuidades condutivas em lados opostos do poço, enquanto as fraturas naturais aparecem principalmente como sinusóides. Trice (Referência Trice, Lovell, Williamson e Harvey 1999) discorre sobre a interpretação das características dos registros de imagens com mais detalhes.

Os recursos interpretados que foram usados ​​neste estudo são definidos da seguinte forma:

Limites da cama: recursos planares que aparecem no log do FMI registrado como (partes de) sinusóides. Elas são interpretadas como laminações deposicionais, que são superfícies delimitadoras entre camadas individuais, preenchidas com material mais condutor, como argilas.

Fraturas condutivas (naturais): contínuo ou descontínuo, principalmente com características planas condutivas de imersão acentuada, geralmente com corte transversal de outras características, aparecendo como (partes de) sinusóides. Eles são interpretados como fraturas naturais preenchidas com material que é mais condutor do que a rocha hospedeira, que pode ser, por exemplo, argila, lama ou água salgada. Esses recursos são referidos como "fraturas condutoras" neste artigo.

Fraturas por tração induzidas por perfuração: feições irregulares, aparecendo como linhas em lados opostos do poço (diferença de 180 °). Eles foram interpretados como sendo gerados pela perfuração do poço, e seu ataque é paralelo ao no local tensão horizontal máxima, que é aproximadamente NNW – SSE neste caso (Fig. 3).

Fig. 3. Inclinação (A) e azimute (B) de fraturas induzidas por perfuração, interpretado a partir do registro FMI. As características induzidas por perfuração aparecem como dois traços em lados opostos do poço (180 ° no meio), conforme visível no gráfico de azimute (B). As fraturas induzidas por perfuração se formam paralelas à tensão horizontal máxima, que é aproximadamente NNW – SSE neste caso, ligeiramente mudando de c.N170E na parte superior para c.N150E na parte inferior da seção do Carbonífero Inferior.

Os recursos foram escolhidos manualmente no log FMI pela Schlumberger, usando o log estático e dinâmico para interpretação. Ao escolher as características, o azimute e o mergulho foram determinados.

A chance de interceptar uma fratura vertical com um furo de poço vertical é menor do que interceptar uma fratura horizontal. Para compensar esse viés de amostragem, a frequência de fratura medida (número por metro) deve ser corrigida antes das análises. De acordo com Terzaghi (Referência Terzaghi 1965), um fator de ponderação foi atribuído a cada fratura:

$ w = <1 over < cos alpha >> $

no qual C é o fator de ponderação e α é o ângulo entre o plano de fratura normal e o poço, ou seja, o mergulho aparente da fratura. Este fator de ponderação tende ao infinito para fraturas que são quase paralelas ao poço (quase verticais neste caso). Isso é incorreto, uma vez que a chance de seccionar uma fratura vertical com um furo de poço vertical não é zero. Muitas maneiras diferentes foram propostas para corrigir esse problema. No entanto, a maioria desses métodos contém suposições que não são aplicáveis ​​neste estudo, como a suposição de que todas as fraturas atravessam completamente o poço (Davy et al., Referência Davy, Darcel, Bour, Munier e de Dreuzy 2006) ou que todas as fraturas os planos são em forma de elipse (Mauldon & amp Mauldon, Reference Mauldon e Mauldon 1997). Além disso, métodos como Mauldon & amp Mauldon’s (Referência Mauldon e Mauldon 1997) resultariam nos valores mais realistas, mas requerem informações que não estão disponíveis neste estudo, como o comprimento dos dois eixos de uma elipse de fratura. Alternativamente, um ângulo de corte arbitrário de 10 ° entre a fratura e o poço é frequentemente usado para evitar a superestimação de fraturas subverticais (Yow, Reference Yow 1987). In this study, a maximum weighting factor of 1/cos(80°) was applied. Figure 4A shows the measured frequency of conductive fractures along depth, Figure 4B the inclination of these fractures and Figure 4C the Terzaghi-corrected fracture frequency along depth. These corrected fracture frequencies are used to analyse the relationship between lithology and fracture frequency and between fault presence and fracture frequency.

Fig. 4. Measured frequency (A) and inclination (B) of conductive fractures are plotted along borehole depth. In (C), the fracture frequency of (A) is corrected for sampling bias based on fracture inclination. The green line shows the depth of the fault intersection with the highest confidence. The blue and purple lines represent the fault intersections with a lower confidence level.

Fault interpretations

The quantified inclination and azimuth of bed boundaries enabled identification of zones in which sudden changes in bedding characteristics are present. We used a dip change of minimum 25° or an azimuth change of at least 90°. These changes were determined by analysing diplogs and walkout azimuth plots. A bedding inclination that rapidly increases and decreases again with depth, also referred to as a ‘cusp’ (Bengtson, Reference Bengtson 1981 Fossen, Reference Fossen 2010), is often used for fault identification (Etchecopar & Bonnetain, Reference Etchecopar and Bonnetain 1992 Hurley, Reference Hurley 1994 Schlumberger, 1997 Hesthammer & Fossen, Reference Hesthammer and Fossen 1998 Lai et al., Reference Lai, Wang, Wang, Cao, Li, Pang, Han, Fan, Yang, He and Qin 2018). Such a cusp was originally interpreted as the result of ‘fault drag’, thought to be caused by frictional sliding along a fault. However, Ferrill et al. ( Reference Ferrill, Morris and McGinnis 2012) proposed that a cusp associated with normal faults in mechanically layered rocks results from ‘fault-tip folding’ prior to propagation of the fault. In other words, if a fault tip enters a mechanically weak layer during continuous fault slip, the fault cannot propagate but instead ductile deformation (folding) occurs to accommodate the displacement gradient. In such a case, a monocline forms beyond the fault tip (Gawthorpe et al., Reference Gawthorpe, Sharp, Underhill and Gupta 1997 Janecke et al., Reference Janecke, Vandenburg and Blankenau 1998 Hardy & McClay, Reference Hardy and McClay 1999 White & Crider, Reference White and Crider 2006 Ferrill & Morris, Reference Ferrill and Morris 2008). This process is also referred to as ‘forced folding’ (Withjack et al., Reference Withjack, Olson and Peterson 1990 Schlische, Reference Schlische 1995 Tavani et al., Reference Tavani, Balsamo and Granado 2018). Such a monocline above a fault tip has also been observed in outcrop (Ferrill & Morris, Reference Ferrill and Morris 2008). After this kind of folding, the fault can still propagate through the folded layers. The presence of a cusp on itself does not provide information about the fault type, i.e. a normal fault or reverse fault.

A sudden change in azimuth could be caused by a fault as well, but also by an unconformity or a fold. From the relationship between the sudden change in azimuth and the evolution of the inclination with depth in its vicinity, it is possible to better define which one of the above causes the azimuth change. Using both the inclination and azimuth changes, all possible fault intersections were described.

Data analysis and statistical testing

Non-parametrical Kruskal–Wallis and Wilcoxon tests were performed on the transformed variables for studying the relationships with categorical variables, such as lithology and interpreted fault zones (Davis, Reference Davis 2002). A Principal Component Analysis (PCA) was performed on the lithology-dependent geophysical well logs combined with the fracture variables, in order to visualise the relationships between these variables.

Variable transformations are necessary prior to analyses, to eliminate the restrictions of their original values. A log transformation is performed on all variables of which the values cannot be negative. Zero-values were replaced by a chosen constant (for instance 0.1) by adding this constant to all values before log transformation. The inclination variables contain values restricted by 0° and 90° and therefore require the following transformation:

$T(x) = log left( <<+ c> over + c>> ight)$

in which xi is the original variable, b is the positive restriction value, c is a chosen constant to eliminate 0-values and T is the transformed variable.


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Geophysical process

The sudden release of energy resulting from the fracturing of rocks relieves much of the stress at the earthquake’s focus however, much of this energy is transferred to nearby rock. This transference either creates stresses where none existed before or increases the stress within or between rocks. When the sudden buildup of stress is great enough to fracture these rocks, thereby relieving the stress between them, a series of smaller tremors are produced.

Small tremors that follow an earthquake are considered aftershocks if they originate within the fault harbouring the earthquake or if they occur outside the fault within one full fault length (the measurement of the fault end to end) from the earthquake’s epicentre. (This measure will vary according to the length of the fault.) Aftershocks decrease in magnitude and frequency over time. Overall, this decay is inversely proportional to the amount of time passing since the principal earthquake. Once the rate at which these tremors occur has declined to pre-earthquake levels, the sequence of aftershocks ends. The typical aftershock sequence may be as short as a few weeks or as long as a few decades. Some aftershock sequences, however, may last centuries, such as the sequence resulting from the New Madrid earthquakes of 1811–12, which continues to the present.

In general, aftershocks are most severe and happen more frequently in the hours and days that follow an earthquake. Larger earthquakes tend to produce larger aftershocks. When attempting to predict the decrease in moment magnitude (the measure of the total amount of energy released during an earthquake) between the principal earthquake and the largest aftershock, seismologists often refer to Båth’s Law, which notes that the average difference in size between the two events is 1.2 orders of magnitude. The actual difference in size, however, ranges from 0.1 to 3 orders of magnitude. Small aftershocks occur with a greater frequency than large ones however, aftershock frequency falls off with the passage of time.


Fracture mechanical behaviour of the steel 15 MnNi 6 3 in argon and in high pressure hydrogen gas with admixtures of oxygen

For the low alloyed fine grained ferritic structural steel 15 MnNi 6 3 in a first step J-integral tests were performed at room temperature in argon, pure high pressure hydrogen gas as well as with admixtures of oxygen (10 vpm, 150 vpm) in the single specimen technique. The JR-curve received for pure hydrogen environment is essentially lower than the curve for argon. The JR-curve for hydrogen with 10 vpm oxygen is shifted towards the one for pure hydrogen whereas the admixture of 150 vpm oxygen results in a JR-curve near the argon curve. The JIc-value for 10 vpm oxygen admixture is approximately twice the one for pure hydrogen, for 150 vpm oxygen admixture about three times that for pure hydrogen. For the specimen fractured in argon a dimpled fracture surface, for the one tested in pure hydrogen a flat quasi-cleavage fracture was observed. With increasing oxygen admixture the portion of ductile fracture grows.


What are the Different Types of Fractures?

1. Stable Fracture

This is the type of fracture that occurs when an injury causes the bone to break clean, with its parts in alignment. This means that the bone maintains its original position.

Treatment for a Stable Fracture: Since this type of fracture doesn’t require realignment, the doctor will simply immobilize the bone with a cast. The patient can take over-the-counter anti-inflammatory medications to alleviate pain.

2. Transverse Fracture

A transverse fracture is one that occurs at a 90-degree angle, straight across the bone. It happens when the impact comes perpendicular to the site of injury.

Treatment for a Transverse Fracture: The medical provider will realign the bones through an open reduction internal fixation(ORIF). Once the bone fragments are aligned, a traditional cast or splint will be used to immobilize the bone.

3. Comminuted Fracture

A comminuted fracture leaves the bone in fragments. It is most common after severe trauma, such as a car accident, and is more likely to occur in the hands or feet.

Treatment for a Comminuted Fracture: Due to the bones being fragmented, this type of fracture requires surgery in order to prevent additional damage to surrounding organs, nerves, ligaments, arteries, and veins.

4. Oblique Fracture

An oblique fracture occurs when the bone breaks at an angle. It tends to occur most often on long bones, such as the femur or tibia. This type of injury causes a visible deformity beneath the skin.

Treatment for an Oblique Fracture: Treatment varies depending on the severity of the injury. If it’s a minor fracture, conservative treatment (such as immobilizing the bone with a cast) will suffice. However, there are instances when the bones need to be realigned and surgery is required.

5. Compound Fracture

This is one of the most severe injuries: A compound or open fracture is when the bone pierces the skin when it breaks. Surgery is usually called for due to its severity and the risk of infection.

Treatment for a Compound Fracture: This type of injury is an emergency. More likely than not, the patient will require surgery to clean the area, remove debris, and stabilize the fracture. The patient will need a tetanus shot and antibiotics.

6. Hairline Fracture

A hairline fracture is also known as a stress fracture and occurs mostly on the legs and feet. It is a result of repetitive movement and occurs when athletes suddenly increase the frequency or intensity of workouts such as running or jogging.

Symptoms include pain when participating in your sport of choice pain that subsides when resting swelling, tenderness, and bruising.

Treatment for a Hairline Fracture: The most important thing you can do to heal a stress fracture is rest. Take time off from exercising. Depending on the severity of the injury, your doctor will recommend a specific resting timeframe. Also, ice the injury site for up to 20 minutes at a time, several times a day, and keep the foot or leg elevated.

7. Avulsion Fracture

An avulsion fracture is a break at the site where bone attaches to a tendon or ligament. When this happens, the tendon or ligament pulls off a part of the bone it’s attached to.

Treatment for an Avulsion Fracture: Surgery is not necessary for most avulsion fractures unless the detached bone fragment ends up at a significant distance from the bone. The medical provider will instruct you to rest and ice the injury and will recommend specific range of motion exercises.

8. Greenstick Fracture

In a Greenstick fracture, a portion of the bone breaks but not completely through. The injured bone may also bend near the broken portion. This type of injury is most common in children.

Treatment for a Greenstick Fracture: If the bone is bent, the doctor will manually straighten it. And the patient can wear a removable splint as opposed to a cast.

9. Spiral Fracture

This happens when a bone is wrenched by the forceful rotation or twisting of a limb. It results in a clean break where the bone completely breaks into two fragments.

Treatment for a Spiral Fracture: The healing process for a spiral fracture is more complicated than other types of fractures because the twisting motion results in jagged edges on the bone. Surgery is required in most cases to realign the bones and set them back in place with screws, pins or rods. Post surgery the patient will wear a cast and undergo physical therapy before returning to their regular activities.

10. Pathological Fracture

Pathological fractures occur when a patient has an illness that has weakened their bones, such as osteoporosis, arthritis, osteomyelitis, osteosarcoma, or metabolic bone disorders.

Treatment for a Pathological Fracture: Treatment will depend on the underlying condition that caused the fracture. If the illness doesn’t affect the bone’s ability to heal, the patient will only need to wear a cast to immobilize the limb. If an illness has compromised the body’s ability to heal, surgery will be necessary.


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