Συντάχθηκε 28-11-2019 14:57
Το εργαστήριο Μελέτης και Σχεδιασμού Εκμεταλλεύσεων έχει προσκαλέσει για διάλεξη με θέμα την υδραυλική θραύση πετρωμάτων τον Καθηγητή του Πανεπιστημίου της Κύπρου κ. Πάνο Παπαναστασίου. Η διάλεξη θα δοθεί στην αίθουσα του εργαστηρίου Μ1.213 την Πέμπτη 19 Δεκεμβρίου 2019, στις 11:00-13:00. Η ομιλία δίδεται στα πλαίσια του μεταπτυχιακού μαθήματος Σχεδιασμός Μεταλλευτικών Έργων και Σηράγγων.
The Role of Plastic Deformation in Hydraulic Fracturing
Panos Papanastasiou
Department of Civil and Environmental Engineering, University of Cyprus
Summary
Hydraulic fracturing is a technique developed in petroleum engineering for stimulating hydrocarbon
reservoirs in low permeability reservoirs. New applications of hydraulic fracturing have been recently
found in geotechnical engineering for ground reinforcement, in petroleum engineering for re-injection of
drilling cuttings and in environmental engineering for ground remediation and for solids waste disposal.
Modelling the propagation of hydraulic fractures is usually carried out prior to fracturing in order to
optimize the treatment for maximum efficiency. Optimization is carried out using engineering models that
incorporate principles of fluid mechanics, elasticity, and fracture mechanics. Parameters which are
optimized include the fracture length and width, fluid design and pumping schedule.
The near tip processes of a propagating hydraulic fracture influences the propagation pressure and the
fracture dimensions. These processes include the viscous flow in the fracture and the formation of a dry
zone (fluid-lag), the cohesive zone and the wider area dominated by shear plastic deformation called here
a process zone. All these processes were modelled in a fully coupled hydraulic fracturing FEM simulator.
We found that plastic yielding provides a shielding mechanism near the tip resulting in an increase of the
effective fracture toughness. Higher pressure is needed to propagate an elastoplastic fracture and the
created fracture is shorter and wider than an elastic fracture. We demonstrated that the standard
hydraulic fracturing simulators, which are all based on elasticity, will yield better results if the unloading
modulus is used as the Young's modulus. We have also modelled hydraulic fracture closure. It was found
that the assumption made that the fracture closes completely once the fluid-pressure in the fracture drops
to the value of the far-field stress, is not valid.
Panos Papanastasiou is Professor in the Department of Civil and Environmental Engineering of the
University of Cyprus. Among else, he served as the founding Head of the Department of Civil and
Environmental Engineering (2002-2008), Dean of the Engineering School (2009-2014) and director of the
Master in Petroleum Engineering Program. He obtained his first degree in Civil Engineering from the NTU
of Athens in 1984 and his M.Sc in 1986 and Ph.D in 1990 from the University of Minnesota. He worked
more than 15 years in the Oil & Gas industry in the Research Center of Schlumberger in Cambridge,
England from 1991 to 2002 and as consultant to Schlumberger in U.K. and Russia from 2002-2007. He
was Advisor to the Government of Cyprus on hydrocarbon exploration, development and gas
monetization options from 2011-2017 and he is a member of the board of directors of Cyprus
Hydrocarbon Company. His expertise and scientific contributions are in the areas of Applied and
Computational Mechanics with applications in Petroleum Geomechanics which include wellbore stability,
hydraulic fracturing, sanding prediction and control, reservoir Geomechanics and CO2 geological storage.
He has published more than 160 articles in scientific journals, conference proceedings, book chapters,
edited books and he invented 3 patents in the oilfield. He is editorial advisor in four international scientific
journals on geomechanics and petroleum engineering.
Ο Πάνος Παπαναστασίου είναι Καθηγητής (Αναπληρωτής Καθηγητής, 6/2002 -11/2006) στο Tμήμα Πολιτικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Κύπρου. Διετέλεσε ιδρυτικός Πρόεδρος (6/2002-12/2008) στο Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος και Προεδρεύων στο Πρόγραμμα Αρχιτεκτονικής (9/2004 - 9/2006). Στη συνέχεια υπηρέτησε ως Κοσμήτορας της Πολυτεχνικής Σχολής από το 1/2009-12/2014. Είναι επίσης ο ιδρυτικός διευθυντής του μεταπτυχιακού Προγράμματος Μηχανικής Πετρελαίων (9/2013-σήμερα). Από το 1991 μέχρι το 2002 εργάστηκε ως ερευνητικός επιστήμονας και διευθύνων ερευνητικός επιστήμονας στο Schlumberger Cambridge Research, Αγγλίας. Εργάστηκε επίσης ως Σύμβουλος της Schlumberger Αγγλίας και Ρωσίας το 2002-2007. Από το 2011-2017 ήταν Σύμβουλος των Κυβερνήσεων της Κύπρου για θέματα έρευνας, ανάπτυξης και εκμετάλλευσης υδρογονανθράκων. Αποφοίτησε το 1984 από τη Σχολή Πολιτικών Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου και έκανε μεταπτυχιακές σπουδές στο Πανεπιστήμιο της Μινεσότα στις ΗΠΑ όπου πήρε μεταπτυχιακό δίπλωμα (M.Sc) το 1986 και διδακτορικό δίπλωμα (Ph.D) το 1990 από το τμήμα Πολιτικών Μηχανικών. Έχει δημοσιεύσει περί τα 60 άρθρα σε επιστημονικά περιοδικά, πέρα των 80 άρθρων σε πρακτικά συνεδρίων και κεφάλαια βιβλίων, διοργάνωσε 5 διεθνή συνέδρια και επιμελήθηκε την έκδοση 6 βιβλίων και πρακτικών συνεδρίων. Είναι επίσης κάτοχος 3 ευρεσιτεχνιών σε θέματα ευστάθειας γεωτρήσεων και άντλησης πετρελαίων. Μεταξύ άλλων, είναι σύμβουλος έκδοσης των επιστημονικών περιοδικών International Journal of Geomechanics (ASCE), Petroleum Science (Springer Open), Rock Mechanics and Rock Engineering (Springer)
