با توجه به نیاز روزافزون کشور به نرخ تولید بیشتر از چاه های نفتی و بازدهی بیشتر مخازن نفت، فعال سازی مجدد چاه های نفت در ایران امری ضروری به نظر می رسد. تولید نفت باگذشت زمان، به دلیل کاهش فشار مخزن و بسته شدن ترک ها و منافذ میکروسکوپی موجود در سنگ مخزن کاهش می یابد. شکست هیدرولیکی به عنوان روشی برای تحریک مخازن نفتی به عوامل مختلفی ازجمله خصوصیات محیطی که شکستگی در آن رشد می کند، بستگی دارد. خصوصیات مکانیکی لایه ها به عنوان یکی از مهمترین پارامترهای تأثیرگذار بر روند گسترش شکست هیدرولیکی و هندسه ی آن شناخته می شوند. در پژوهش حاضر، سعی بر این است که عوامل مختلف دخیل در شکست هیدرولیکی و تاثیر هر یک از آنها بر شکست هیدرولیکی بررسی شود تا محل مناسب برای انجام عملیات شکست هیدرولیکی انتخاب شود که باعث می شود هم هزینه های عملیاتی پایین بیاید و هم شکست بهتر و موثر تری داشته باشیم. در این تحقیق، توسط نرم افزار ABAQUS مدل سازی های عددی در 10 حالت مختلف انجام شده و سپس اثر هر یک از این پارامترهای ورودی، روی فشار شکست هیدرولیکی با انجام تحلیل حساسیت بررسی شده است. این پارامترهای ورودی که درواقع داده های چاه می باشند شامل مدول الاستیسیته، تنش افقی حداقل و حداکثر، تنش قائم، مقاومت کششی، نسبت پواسون و فشار منفذی می باشند. اطلاعات موردنیاز از چاه های حفرشده در سنگ های کربناته ی ایران گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که تنش افقی حداقل بیشترین تأثیر را بر روی فشار شکست دارد و پارامتر هایی مثل تنش قائم و مدول یانگ در تعیین فشار شکست بی تاثیر هستند.

در تحقیق حاضر با استفاده از روش اجزای محدود، اندرکنش سیال، سازه و سنگ در تونل تحت فشاری با پوشش بتنی در حالت دوبعدی مدل سازی می شود. سیال داخل تونل با استفاده از المان های آکوستیک که قابلیت شبیه سازی فشار های هیدرودینامیکی را دارند، مدل سازی می شود. با اعمال فشار در دو حالت پایدار و گذرا و درنظر گرفتن اندرکنش سیال و سازه، به بررسی نحوه ترک خوردگی سنگ اطراف پوشش به عنوان مستعدترین مکان برای بروز این پدیده مخرب پرداخته می شود. برای تحلیل جریان سیال در دو حالت پایدار و گذرا از نرم افزار HAMMER استفاده می شود. سپس بارگذاری های هیدرولیکی، به منظور تحلیل تنش به نرم افزار ABAQUS انتقال داده می شود. برای بررسی ترک خوردگی المان های سنگ اطراف پوشش از معیار شکست موهر-کولمب استفاده می شود. با اعمال فشار آب به تونل در حالت پایدار، حداقل میزان روباره برای ترک نخوردن سنگ مورد ارزیابی قرار می گیرد. در نهایت با تغییر روباره موجود در روی تونل به بررسی تاثیر افزایش ارتفاع روباره بر شکست هیدرولیکی، در صورت بروز جریان های گذرا در داخل تونل پرداخته می شود و نتایج در قالب نمودار هایی ارائه می شود. نتایج نشان می دهد که در حالت جریان گذرا، افزایش روباره الزاما راه کاری ایمن برای جلوگیری از بروز پدیده مخرب شکست هیدرولیکی نیست.

اگرچه شکست هیدرولیکی دارای کاربردهای فراوانی می باشد اما فشار شکست بدست آمده از پروسه شکست هیدرولیکی دارای اهمیت فراوانی است، از این جهت که این فشار به تنش های برجای محیطی ارتباط پیدا می کند. در شکست هیدرولیکی سیال در طی زمان، به درون یک گمانه تزریق می شود تا زمانیکه فشار آن به حدی برسد که در جدار گمانه شکست کششی رخ دهد. فشار سیال درون گمانه، در لحظه رخداد شکست را فشار شکست می گویند که معادل است با نقطه پیک بدست آمده از منحنی فشار-زمان. روابط ساده و کلاسیکی وجود دارد که فشار شکست را به تنش های برجای محیطی ارتباط می دهد و تخمین تنش های برجا از چالش های مهم در ژئومکانیک می باشد. در این مقاله به مدل سازی شکست هیدرولیکی با استفاده از شبکه تفاضل محدود پرداخته می شود. مدل سازی به صورت دوبعدی با فرض کرنش مسطح می باشد. هدف از مدل سازی بررسی بر روی پارامترهای موثر بر فشار شکست می باشد، پارامترهایی که در روابط کلاسیک وجود ندارند اما موثر بر فشار شکست هستند. پس از صحت سنجی مدل و مطابق با نتایج این مقاله فشار شکست نه تنها به تنش های برجا و مقاومت کششی سنگ ارتباط دارد، بلکه شعاع گمانه ای که در آن شکست انجام می شود و ترک های از قبل موجود در جدار گمانه پارامترهایی موثر در شکست هیدرولیکی و فشار شکست هستند. تغییرات شعاع گمانه در حالت تنش های برجای همسان، تاثیری بر فشار شکست ندارد، اما در حالت تنش های ناهمسان، افزایش شعاع گمانه موجب کاهش فشار شکست می شود و با افزایش تنش انحرافی (اختلاف بین تنش های برجا)، نرخ کاهش فشار شکست نیز افزایش می یابد.

سنگ که به عنوان ماده اصلی موجود در معادن، سدها، چاههای نفت و گاز و بسیاری دیگر از سازههای مهندسی مورد مطالعه محققین است، ساختاری شکننده دارد. این شکنندگی ناشی از وجود ریز ترکهای فراوان در سنگ میباشد که تحت اثر بارگذاریهای مختلف همانند زلزله، شروع به رشد میکنند و باعث خرابی سازههای مهندسی و تحمیل هزینههای سنگین میشوند. ترک ها بسته به موقعیت قرارگیری شان، می توانند تحت بارهای مختلفی کشش، برش و فشار قرار گیرند. توده های سنگی که در زیر زمین قرار دارند، به واسطه ی وجود توده های بالادستی، همواره تحت فشار قرار می گیرند. بنابراین، در اینگونه سنگ-ها، بارگذاری فشاری-برشی مود غالب بوده و باید مورد بررسی قرار گیرد. لذا، در این مقاله، به تحلیل شکست قطعات سنگی-ترک دار تحت بارگذاری فشاری-برشی پرداخته می شود. برای این منظور، یک روش تنش-پایه، بر اساس معیار بیشنه تنش محیطی ارائه می گردد. ابتدئاً، ترک به صورت یک شیار U شکل باریک در نظر گرفته می شود تا از پیچیدگی های تعریف تماس در لبه های ترک اجتناب گردد. سپس تنش مماسی در اطراف شیار با کمک روش اجزا محدود محاسبه می گردد. در آخر، با یک تناسب ساده، بار شکست قطعه ی سنگی تخمین زده می شود. برای ارزیابی، روش پیشنهادی، از نتایج آزمایشگاهی که در مقالات علمی چاپ شده است، استفاده می گردد. ارزیابی ها نشان می دهد که روش پیشنهادی قادر به تخمین بار شکست با درضد قابل قبولی می-باشد.

در صنعت نفت برای افزایش شاخص تولید و بازیافت از چاه هایی که به علت برداشت طولانی مدت، بازده آن کاهش یافته است یا سنگ های اطراف چاه میزان نفوذپذیری کمی دارند از شکست هیدرولیکی استفاده می شود و چون عملیات شکست هیدرولیکی پرهزینه است، به دست آوردن فشار لازم برای شکست هیدرولیکی و تعیین پمپ مناسب برای این عملیات، برای مجریان پروژه اهمیت به سزایی دارد. در این تحقیق از نمونه های ماسه سنگ منطقه لوشان برای مطالعه استفاده شد و تاثیر تنش حرارتی روی فشار شکست هیدرولیکی ماسه سنگ مورد بررسی قرار گرفت. برای مدلسازی آزمایشگاهی شکست هیدرولیکی بر روی سلول سه محوری هوک تغییراتی داده شده استتا برای مدلسازی شکست هیدرولیکی مناسب سازی شود. نمونه های مورد مطالعه به شکل استوانه ای توخالی جدار ضخیم، دارای قطر خارجی 7/54، قطر داخلی 12 و ارتفاع 108 میلی مترند. برای بررسی اثر تنش حرارتی، آزمایش ها بر روی نمونه هایی که ابتدا تا دمای 100 درجه سانتی گراد در کوره گرم شده و سپس در آب 5، 10 و 15 درجه سانتی گراد سرد شده اند، انجام شده است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که با کاهش دمای سرد کردن نمونه ها، فشار شکست هیدرولیکی کاهش می یابد. در عملیات شکست هیدرولیکی این کاهش فشار شکست باعث می شود که پمپی با ظرفیت تولید فشار کمتری خریداری شود و در نتیجه هزینه های عملیات کاهش یابد. تغییرات فشار شکست هیدرولیکی در اثر تنش حرارتی با تغییرات سرعت امواج طولی، وزن مخصوص خشک، مقاومت تراکم تک محوری و نفوذپذیری تطابق دارد. از تصاویر سی تی اسکن نیز برای بررسی تغییرات میکرو ترک ها استفاده شده است، مقدار سی تی از 1654 هانسفیلد به 1614 هانسفیلد کاهش پیدا کرد. مقدار سی تی محاسبه شده از این تصاویر نیز تغییرات فشار شکست هیدرولیکی را تایید می کند.

یک دستگاه تست سه محوره واقعی که قابلیت انجام آزمایش های شکست هیدرولیکی را در مقیاس آزمایشگاهی داشته باشد توسط نویسندگان در دانشگاه صنعتی شاهرود طراحی و ساخته شد. در راستای بررسی ارتباط فشار شکست با دو پارامتر ویسکوزیته سیال و قطر گمانه، که می توانند نتایج حاصل از روش شکست هیدرولیکی را در مسیر تعیین تنش های برجای زمین تحت تاثیر قرار دهند، آزمایشات شکست هیدرولیکی به کمک این دستگاه انجام شدند. به همین منظور نمونه های بتنی به ابعاد cm3 30*30*30، که در مرکز آن ها سوراخ با قطرهای mm 30، mm 50 و mm 80 ایجاد شده بود، مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج حاصل از این آزمایشات نشان دادند که با افزایش قطر گمانه فشار سیال برای شکست سنگ کاهش می یابد. در قسمت دوم 3 نوع روغن هیدرولیک با ویسکوزیته های متفاوت (H46، H68 و H100) در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که با افزایش ویسکوزیته سیال، فشار شکست کاهش می یابد.

امروزه، پرتودرمانی یکی از کارآمدترین روش ها برای درمان سرطان به شمار می آید. تحقیقات نشان داده است که استفاده از نانوذرات با عدد اتمی بالا مانند طلا، نقره و گادولینیوم به عنوان حساس کننده پرتوی در پرتودرمانی بسیار مؤثر بوده و نهشت انرژی را در اندام هدف به واسطه عدد اتمی بالایشان افزایش می دهند. از سوی دیگر، استفاده از ذرات باردار کوتاه برد، مانند الکترون های اوژه با توجه به انرژی به نسبت کم آن ها، امکان تخریب سلول های بافت آسیب دیده با حداقل آسیب سلول های سالم مجاور را میسر خواهد نمود. در این مطالعه، اثرات انتشار الکترون های رادیونوکلئیدهای گسیلنده الکترون اوژه مانند 99mTc، 201Tl، 123I، 125I،111In و 67Ga بر شکست تک رشته ای(SSB)، شکست دو رشته ای(DSB) از نوع مستقیم و غیرمستقیم و همچنین شکست دورشته ای ترکیبی(Hybrid DSB) در حضور و عدم حضور نانوذرات طلا، گادولینیوم و نقره با استفاده از ابزار Geant4-DNA برای مدل 1ZBB (که از کتابخانه بانک اطلاعات پروتئین انتخاب شده است) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این مطالعه نشان می دهد؛ از میان گسیلنده های اوژه یاد شده، 125I و99mTc بیشترین و 123I کم ترین آسیب DNA را ایجاد می کنند. از سوی دیگر افزودن نانوذرات طلا، گادولینیوم و نقره می توانند منجر به افزایش به ترتیب 59%، 56% و 55% آسیب DNA شوند. نتایج این مطالعه نشان می دهد که 125I و 99mTc گزینه های موثرتری برای مهار یا کنترل سلول های سرطانی هستند. علاوه بر این افزودن نانوذرات طلا نیز می تواند منجر به بهبود اثربخشی درمان در اوژه تراپی گردد.