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02.01.2019 | Original Paper | Ausgabe 2/2019

Rock Mechanics and Rock Engineering 2/2019

Modeling Three-Dimensional Fluid-Driven Propagation of Multiple Fractures using TOUGH-FEMM

Zeitschrift:
Rock Mechanics and Rock Engineering > Ausgabe 2/2019
Autoren:
Xuhai Tang, Jonny Rutqvist, Mengsu Hu, Nithin Manohar Rayudu
Wichtige Hinweise

Publisher’s Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

In this paper, a new numerical simulation tool named TOUGH-FEMM is presented and applied to model three-dimensional (3D) hydraulic fracturing in porous rock. The fluid flow in both fractures and porous rock is modeled using TOUGH2, which is a well-established code for analysis of multiphase and multi-component fluid flow. Rock deformations associated with fracture propagation are modeled using finite element-meshfree method (FEMM). FEMM is an approach to simulate fracture propagation without remeshing, in which the fracture path does not need to be predetermined. Fracture mechanics with mixed-mode stress intensity factors are employed to detect fracture instability and determine the direction of fracture propagation. TOUGH-FEMM is verified for modeling fluid-driven fracture propagation in 3D through a number of simulation examples, including modeling of hydraulic fracturing laboratory experiments and by comparison to independent numerical simulation results for multiple interacting hydraulic fractures at ten to hundred meter scale.

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