simulation of borehole breakouts using fracod. objective n to test the capability of the fracture...

Simulation of Borehole Breakouts Simulation of Borehole Breakouts Using FRACODUsing FRACOD

ObjectiveObjective

To test the capability of the fracture To test the capability of the fracture propagation code FRACOD in predicting propagation code FRACOD in predicting borehole breakouts.borehole breakouts.

To test the effectiveness of the fracture To test the effectiveness of the fracture initiation function (no artificial fractures are initiation function (no artificial fractures are introduced. All fractures shown in the introduced. All fractures shown in the examples are predicted automatically by the examples are predicted automatically by the code) code)

Main parametersMain parameters

KKICIC=1.08 MPa m=1.08 MPa m1/21/2; K; KIICIIC=(1.0-1.5) K=(1.0-1.5) KICIC

Tensile strength = 7MPaTensile strength = 7MPa Compressive strength Compressive strength cc=28MPa =28MPa Failure criterion (Failure criterion (11))22 = 200*( = 200*(33 +3.95); +3.95); E=55GPa, E=55GPa, =0.25=0.25 Insitu stresses:Insitu stresses:HH=36MPa, =36MPa, hh =45MPa, fluid =45MPa, fluid

pressure pressure pp =18MPa =18MPa Fracture contact properties: JKs=JKn=10e4GPa/m; Fracture contact properties: JKs=JKn=10e4GPa/m;

friction angle=0,10 degrees, cohesion=0friction angle=0,10 degrees, cohesion=0 Borehole Diameter =0.216mBorehole Diameter =0.216m

Case 1Case 1

Fracture surface friction angle=0Fracture surface friction angle=0

KKIICIIC=K=KICIC

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

Principal StressesPrincipal Stresses

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

DisplacementsDisplacements

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

Case 2Case 2

Fracture surface friction angle=10°Fracture surface friction angle=10°

KKIICIIC=K=KICIC

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

Increase stresses by 5%Increase stresses by 5%

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

Case 3Case 3

Fracture surface friction angle=0°Fracture surface friction angle=0°

KKIICIIC=1.5K=1.5KICIC

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

Case 4Case 4

Fracture surface friction angle=10°Fracture surface friction angle=10°

KKIICIIC=1.5K=1.5KICIC

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

Increase stresses by 10%Increase stresses by 10%

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0 0.05 0.10 0.15 0.20-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0

0.05

0.10

0.15

0.20

AIST tests, Borehole breakout in Granite

THANK YOU!THANK YOU!