3D Simulation of Borehole Breakouts in High-Porosity Sandstone using the Discrete Element Method

Jensen, R.; 坂口 秀*

2004 AGU Fall Meeting, 0 Pages, 2004/00

圧力によって誘発されたボーリング孔壁の崩壊においては、岩石の微細な構造によって、さまざまな機械的挙動や崩壊メカニズムが存在することが知られている。本論では、高い空隙率を持つ砂岩について、三次元DEMコードであるOpen DEMを用いて孔壁の崩壊について数値シミュレーションを行った。DEMモジュールでは近接する粒子にのみ影響する個別粒子を用いる。このため、DEMコードを用いることは、物質が分解する局面における解析を行うに際して大変有利である。この優位性はDEM固有の定式化から派生したものであり、岩石の微細構造の振る舞いにより即したものとなっている。この数値モデルは結合した粒子モデルを用いている。岩石はランダムなサイズの球形粒子の集合体として表わされており、粒子は密集して詰め込まれ、粒子の接点においてお互いが結合している。掘削の行為は、孔壁の場所における粒子を徐々に取り去ることでモデル化した。掘削泥水はモデル化しなかった。このため、掘削泥水によって結合の切れた粒子がフラクチャー内を運搬される洗い出しという現象を計算するために、DEM粒子をマトリックスから離脱させた。シミュレーションの結果として、孔壁の崩壊現象を定性的に描写することができた。