بخشی از مقاله
چکیده
در مطالعه پیشرو، پتانسیل تولید ماسه در یکی از چاههای نفتی جنوب ایران در طول فرآیند تولید با استفاده از روابط تجربی و مطالعات چاهنگاری مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین سعی شد تا با استفاده از نگارهای چاه و کالیبره نمودن آنها با نتایج آزمایشگاهی، مقادیر فشار منفذی و تنشهای برجا محاسبه و با تعیین وزن بهینه گل حفاری در مورد پتانسیل تولید ماسه چاه مورد نظر بررسیهای لازم صورت پذیرد. بنابراین از سه معیار شکست استفاده شد تا وزن بهینه گل حفاری تعیین گردد.
با بررسیهای انجام شده مشخص شد که معیار موگی- کلمب نتایج قابل قبولتری را نسبت به دیگر معیارهای شکست ارائه نموده است. نتایج نشان میدهد احتمال تولید ماسه در پنج منطقه وجود خواهد داشت. در منطقه یک هرزروی گل دیده شده است ولی به این دلیل که افت فشار از مقاومت کششی سازند کمتر است بنابراین در این بازه ماسه تولید نخواهد شد.
در مناطق دو، سه و چهار پدیده شکستگی برشی دیده شده که در این بازهها حداکثر مقدار افت فشار بحرانی برابر 14/32 مگاپاسکال است. با توجه به اینکه مقدار افت فشار در چاه مورد نظر جهت تولید روزانه 4540 بشکه نفت، 21 مگاپاسکال میباشد، بنابراین تحت این شرایط در بازههای عمقی که دچار شکستگی برشی شدهاند تولید ماسه رخ خواهد داد. در زون پنج نیز پدیده هرز روی گل رخ داده که در این زون به دلیل وجود فشار منفذی هیدرواستاتیکی ذرات ماسه تولید نخواهد شد. در نهایت نیز مقدار نرخ بحرانی تولید برای چاه مورد بررسی برابر با 3351 بشکه در روز تعیین گردید.
.1 مقدمه
تولید ذرات کوچک و بزرگ ماسه به همراه سیالات مخزن را تولید ماسه میگویند.[1] پدیده تولید ماسه ممکن است در حجم کم تا حجم وسیعی اتفاق بیافتد. وقتی چاه گاز یا نفت در داخل سازند ماسه سنگی حفر میشود بحث در مورد کنترل ماسه امری منطقی به نظر میرسد. ولی تصمیمگیری در مورد نصب یا عدم نصب پکرها نیاز به تفکر بیشتری دارد.[2,3] بههمین دلیل پیشبینی احتمال رخداد ماسهدهی در چاه از اهمیت ویژهای برخوردار است. در مطالعه حاضر از نگارهای پتروفیزیکی و روابط تجربی برای پیشبینی ماسهدهی یکی از چاههای واقع در میادین جنوبی ایران استفاده شده است.
.2 روش، بحث و بررسی
پارامترهای ژئومکانیکی نقش حیاتی در ارزیابی پایداری و توسعه میادین نفت و گاز ایفا میکنند. در تحقیق حاضر، از طریق نگارهای پتروفیزیکی و مطالعات ژئومکانیکی سعی خواهد شد تا پارامترهای ژئومکانیکی نظیر مدول الاستیک، فشار منفذی و تنشهای برجا محاسبه گردد. با تعیین این پارامترها، بررسی اطلاعات حفر و تکمیل چاه و با تعیین وزن بهینه گل حفاری، نرخ بحرانی تولید، احتمال رخداد شکستگی برشی در چاه مورد مطالعه قرار گرفته و امکان ماسهدهی چاه ارزیابی خواهد شد.
.1.2 تخمین خواص الاستیکی دینامیکی سنگ و فشار منفذی به کمک روابط پتروفیزیکی
خواص مکانیکی سازندها و مدولهای الاستیکی دینامیکی سنگهای زیرسطحی از اندازهگیری سرعت و چگالی امواج الاستیک در سنگ بدست میآید. در مطالعه حاضر، مدولهای الاستیکی دینامیکی نظیر مدول یانگ، مدول بالک و نسبت پواسون با استفاده از نگارهای متداول و به کمک روابط - 1 - تا - 3 - قابل محاسبه است
اما باید توجه داشت که به دلیل عدم ایجاد نرخ کرنش بالا، پارامترهای دینامیکی باید به پارامترهای استاتیکی تبدیل شوند تا از تخمینهای بالا و غیر دقیق جلوگیری شود.[5] در این شرایط برای تبدیل پارامترهای دینامیکی به استاتیکی از رابطه تجربی جامبونیسن[6] که برای سنگهای کربناته ارائه شده - رابطه - 4 استفاده شده که با توجه به نتایج کالیبراسیون همخوانی بهتری را نمایش میدهد. نتایج این مطالعه در شکلهای - - 1 و - 2 - نشان داده شده است.
شکل :1 مدول یانگ استاتیکی محاسبه شده به کمک رابطه جامبونیسن
شکل :2 مدول بالک استاتیکی کالیبره شده - دوایر قرمز - به کمک رابطه جامبونیسن
در شکل - - 2 دوایر قرمز رنگ مدول بالک استاتیکی بدست آمده از آزمایش تراکمپذیری روی نمونه سنگهای مختلف مورد مطالعه است. با توجه به اینکه ضریب تراکمپذیری و مدل بالک رابطه معکوس دارند - یعنی . - K STA که در این رابطه به K STA مدول بالک و به C STA ضریب تراکمپذیری گویند. نتایج کالیبراسیون حاصل از روابط مختلف نشان میدهد مدول یانگ استاتیکی حاصل از رابطه جامبسون مناسبترین رابطه است. بعد از تعیین مدول یانگ استاتیکی نوبت به محاسبه فشار منفذی میرسد.
ایتون در سال [7]1975 معادله تجربی زیر را جهت پیشبینی گرادیان فشارمنفذی ارائه کرده است. این رابطه به صورت زیر بیان میشود که در آن، t n زمان گذر امواج صوتی - فشار نرمال - ، t زمان گذر امواج صوتی، OBG فشار لایههای روباره و Png فشار هیدرواستاتیک میباشد.
شکل - - 3 مقدار فشار منفذی و گرادیان فشار منفذی پیشبینی شده از طریق رابطه - - 5 را نشان میدهد. در این شکل مدل زمان گذر امواج صوتی تحت فشار نرمال - - NCT-Son و مقدار فشار منفذی پیشبینی شده از رابطه ایتون - PP-Son - نشان داده شده است.
بعد از کالیبراسیون نگار فشار منفذی با استفاده از دادههای 1MDT میتوان گفت که رابطه ایتون در پیشبینی فشار منفذی با استفاده از نگار صوتی عملکرد مناسبی داشته است. یکی دیگر از پارامترهای حیاتی که برای پیشبینی مقاومت سازند در برابر تنشهای سازند مورد نیاز خواهد بود مقاومت فشاری تک محوره میباشد. در این مطالعه از رابطه تجربی ورنیک و همکارانش[8] استفاده شده است.
در این رابطه تخلخل و A و B ضرایب ثابتی هستند که به خصوصیات منطقه بستگی دارند.
شکل :3 فشار منفذی به دست آمده از رابطه ایتون با استفاده از نگار صوتی
مقدار مقاومت فشاری تک محوره در چاه مورد نظر توسط روابط مختلفی محاسبه شد. مقادیر مختلف محاسبه شده در پیشبینی میزان شکستگی برشی استفاده شدند و در نهایت مقاومت فشاری تک محورهای که بهترین نتیجه را ارائه کرد - رابطه6، شکل - 4، به عنوان مقاومت فشاری تک محوره مناسب در چاه مد نظر مورد استفاده قرار گرفت.
