Computational modeling of hydraulic fracture in porous media
Geçirimli ortamlardaki hidrolik çatlatmanın hesaplamalı modellenmesi
- Tez No: 994672
- Danışmanlar: PROF. DR. SERDAR GÖKTEPE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mühendislik yapılarında kırılma bu yapıları meydana getiren malzemelerde en yaygın görülen göçme şekli olmasına rağmen, kırılmanın tahmini ve önlenmesi oldukça zorludur. Öbür yandan bazı uygulamalarda, hidrokarbon ve jeotermal enerji gibi yeraltı enerji kaynaklarını daha kolay çıkarabilmek amacıyla farklı türdeki rezervlerin geçirimliliğini arttırmak için basınçlı akışkan kullanarak çatlaklar kasıtlı olarak oluşturulmakta ve ilerletilmektedir. Bu tekniğe hidrolik çatlatma adı verilmektedir. Son on yılda, yeraltı enerji kaynaklarına olan talebin ciddi bir biçimde artması nedeniyle geçirimli rezervlerin hidrolik çatlatılması oldukça ilgi çekmektedir. Çok daha düşük maliyetli olması ve saha çalışmalarının verimliliğine olumlu etki yapmasından dolayı saha ve deneysel çalışmaların yanı sıra, hidrolik çatlatma üzerine teorik ve numerik çalışmalar da etkin bir araştırma alanı olmuştur. Bu tezde, kohezif çatlak faz alanı kullanılarak geçirimli ortamın hidrolik çatlatma modellemesi için bağlaşık termo-hidro-hasar-poro-elastik bir model geliştirilmiştir. Nihai modeli oluşturmadan önce, her bir alan denkleminin uygulaması ilgili analitik çözümleri kullanarak referans problemler üzerinde doğrulanmıştır. Bu modelde kullanılmak üzere, kırılmadaki akışkan hareketlerinin modellenmesi için gerekli olan kırılma genişliğini hesaplamak için iki yeni yöntem önerilmiştir. Elde edilen sonuçlar göstermektedir ki, önerilen yöntemlerle literatürde yaygın olarak kullanılan metotlara göre gelişme kaydedilmiştir. Sunulan termo-hidro-hasar-poro-elastik model gerçekçi jeotermal ve izotermal hidrolik çatlatma problemlerinin çözümünde kullanılabilir, buradaki uzun ve kısa vadeli akışkan basıncı, yer değiştirme, sıcaklık ve kırılma açıklığı sonuçları elde edilebilir.
Özet (Çeviri)
Although fracture is one of the most prevalent types of materials failure in engineering structures, its prediction and prevention remain arduous. In some applications, however, cracks are initiated and propagated intentionally using pressurized fluid to increase the permeability of different kinds of reservoirs for extracting underground energy resources such as hydrocarbons and geothermal energy easier. This technique is referred to as the hydraulic fracturing. In the last decade, the hydraulic fracturing of porous reservoirs has gained a lot of attention due to the drastically increased demand for underground energy resources. Besides the fieldwork and experimental studies, the theoretical and numerical modeling of hydraulic fracturing has also been an active area of research because of its much lower cost and favorable impact on the efficiency of the fieldwork. In this thesis, we develop a coupled thermo-hydro-damage-poro-elastic model for the hydraulic fracturing of porous media using a cohesive phase-field method. Prior to constructing the complete model, the implementation of each governing field equation is verified through the benchmark problems using their corresponding analytical solutions. For this model, we develop two novel approaches to calculate crack opening displacement, which is essential for the fluid flow modeling in the fracture. It is shown that the proposed approaches produce improved results compared to methods widely used in the literature. The proposed coupled thermo-hydro-damage-poro-elastic model can be used to solve realistic geothermal or isothermal hydraulic fracturing problems where the long and short terms of fluid pressure, displacement, temperature, and crack opening displacement results can be obtained.
Benzer Tezler
- A machine learning approach to forecast production performance of hydraulically fractured horizontal wells in tight oil sandstone reservoirs
Sıkı petrol kumtaşı rezervuarlarındaki hidrolik olarak çatlatılmış yatay kuyuların üretim performansını tahmin etmek için bir makine öğrenimi yaklaşımı
FERHAT YURTTAGÜL
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İHSAN BURAK KULGA
- Finite element analysis of rebar cutting using hydraulic system
Hidrolik sistem kullanarak inşaat demiri kesimi için sonlu eleman analizi
ANAHİTA SARNİZEHDOOST
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ VEDAT TEMİZ
- İzmir, Gülbahçe, Sığacık körfezlerinde sıcaklık ve akışkan hızı modellemesi
Temperature and flow modelling in İzmir, Gülbahçe and Sığacık bay
DUYGU YAĞCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DOĞA DOĞAN
- Sıcak metal şekillendirmede proses kaynaklı kusurların proses performansına etkisinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the effect of process-induced defects on process performance in hot metal forming
ALİ CEM GÖÇER
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT KIRCA
- Serbest hidrolik sıçramanın deneysel ve sayısal modellemesi
Experimental and numerical modeling of free hydraulic jump
MEHMET PARMAKSIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat MühendisliğiHarran Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VEYSEL GÜMÜŞ