بخشی از مقاله
چکیده:
سنگ مخزن بعد از حفر چاه تحت تنش های برجا - طبیعی درون زمین - وتنش های القایی - ناشی از عملیات حفاری - قرار دارد. اندر کنش میان تنش های برجا وسیال حفاری منجر به شکستگی هایی در دیواره چاه می شود .عمده شکستگی هایی که در دیواره چاه اتفاق می افتد به دو دسته ریزش دیواره - - Breakout و شکستگی های کششی – القایی حفاری تقسیم می شوند .
این دو نوع شکستگی ، میتوانند منجر به مانده یابی - fishing - ، شستشوی دیواره ، انحراف رشته حفاری و هرزروی سیال حفاری شوند .در این تحقیق برای چاهی در مخزن آسماری در جنوب غربی ایران با کمک داده ه ایی که از لاگ های نوترون،چگالی ،صوتی - سونیک - ،گاما،فوتوالکتریک وقطرسنجی بدست آمده وبر اساس روابط ژئومکانیک مقادیر تنشهای برجا - - SH , Sh , Svو تنش های القایی σѳѳ ,σrr ,σzz - - مشخص شده است .با رسم نمودار کراس پلات فوتوالکتریک - - - PEF چگالی، لیتولوژی در چاه مذکور بیشتر ازنوع سنگ های کربناته ومقدا ری ماسه سنگ وبطور پراکنده شیل بدست آمده که با نتایج حاصل از لاگ های گاما وفوتوالکتریک نیز صدق می کند .
با تعیین لیتولوژی پارامتر های شکست c - وφ - برای محاسبه مقادیر فشار های شکست برای حا لت های مختلف شکستگی های القایی - کششی وبرشی - که ممکن است در دیواره چاه رخ دهد بدست آمده است .ونتایج حاصل از شناسایی گسیختگی ها از طریق روابط ژئومکانیکی با نتیجه نمودار قطرسنجی هم خوانی داشته است.و در نهایت یک محدوده گل پایدار - - Stable mud Window برای چاه پیشنهاد شده است.این محدوده بین تنش برجای کمینه - σ3 - و وزن گل کمینه - - PMWminقرار دارد.
مقدمه :
همیشه سازندهای زیرزمینی تحت فشار هستند که ناشی از حضور تنش های تکتونیکی و روباره می باشد . وقتی که چاهی درون سازند حفر می شود ، بخشی از سنگهای سازند ، حفاری شده و دیواره چاه تنها توسط فشار سیال حفاری نگه داشته می شود . اما فشار سیال حفاری عموماً مطابق - برابر - با تنش های برجا سازند نیست ، درنتیجه یک بازتوزیع تنش - تراکمی وبرشی - در اطراف چاه ایجاد خواهد شد . بنابراین شناخت تنش های اطراف یک چاه برای بررسی مشکلات چاه امری ضروری است . - Fjaer,2008 - در شکل شماره - 1 - موقعیت تنش های برجا قبل از حفاری و تنش های القایی بعد از حفاری نشان داده شده است .که SH، Sh ،Sv تنش های برجا و σѳѳ σrr , σ zz ,تنش هایی القایی ناشی از عملیات حفاری می باشند .
شکل شماره -1وضعیت تنش ها قبل و بعد از حفاری
سنگ ها قادر به تحمل تنش برشی و تنش تراکمی هستند، اما سیال حفاری که در حفره چاه قرار دارد تنها قادر به تحمل تنش تراکمی است .در نتیجه، تقابل دو نوع تنش در دیواره چاه، باعث تشکیل دو نوع شکستگی مصنوعی می شود .زمانیکه وزن گل حفاری خیلی کم باشد، مقدار تنش حداکثر - σ1 - که به دیواره وارد می شود بیشتر از تنش وارده به دیواره توسط وزن گل حفاری است در نتیجه گسیختگی برشی در دیواره چاه ایجاد می شود که به صورت گشادشدگی در دیواره چاه دیده می شودکه Break out نامیده میشوند اما در حالتی که وزن گل زیاد باشد مقدار تنشی که گل حفاری دراعماق به دیواره چاه وارد می کند بیشتر از تنش - σ1 - درآن عمق است
بنابراین در دو قسمت متقابل دیواره چاه شکستگی کششی بوجود می آید که شکستگی کشش القایی در اثر حفاری Drilling induced - - Tensile Fracture: DITF نامیده می شود .اگر مقاومت سنگ بیش از تنش های القایی باشد چاه پایدار خواهد ماند ، در غیر این صور ت با شکست مواجه خواهد شد .برای شناسایی جهت تنش ها می توان از لاگ قطرسنجی - caliper - چند بازویی و لاگ تصویری استفاده کرد .
جهت تنش افقی حداقل - - Shmin در جهت ر یزشهای چاه و جهت تنش افق ی حداکثر - - SHmax در راستای شکستگیهای کششی القایی ناشی از حفاری میباشد. با تعیین فشار گل بحرانی در زمان حفاری از وقو ع این مشکلات می توان جلوگیری کرد .کاربردهای شناسایی شکستگی ها در صنعت نفت شامل : تعیین مسیر های پایدار جهت حفاری ، محل نصب لوله های جداری ،شیوه های مناسب جهت حفاری برای کاهش خطرات برای هر سازند، استفاده جهت وفشار مناسب جهت شکست هیدرولیکی ومهمترین کاربرد تعیین پنجره گل ایمن - safe mud window - جهت حفاری است .
امروزه در بیشر چاه های کشور ما وزن گل براساس چاه های مجاور یا براساس تجربه حفار تعیین می شود که مسلما این روش کار نمی تواند جواب دقیقی به ما بدهد .دراین تحقیق که بر روی چاهی در مخزن آسماری د رجنوب غربی ایر ان انجام شده به پیش بینی شناسایی شکستگی هایی القایی که ممکن است در دیواره چاه با توجه به وضعیت تنش های اطراف دیواره چاه رخ دهد پرداخته شده است .و باکمک روابط مکانیک سنگی فشارهای بحرانی که این شکستگی ها در آنها رخ می دهند تخمین زده شده است .در چاه مذکور شناسایی شکستگی هایی که بر اثر وزن گل اعمالی و وضعیت تنش ها رخ داده شده صورت گرفته و با نتایج حاصل از نمودار لاگ قطرسنجی که تغییر قطر چاه را در مسیر حفاری نشان می دهند سنجیده شده است.
بحث وبررسی:
سازند آسماری با سن الیگوسن – میوسن مهمترین مخزن نفتی در ای ران می باشد و عموماً از سنگ های کربناته - سنگ آهک و دولومیت - تشکیل شده است.سازند آسماری تقریباً 85 درصدنفت خام ایران را تولید می کند و یکی از مخازن اصلی شناخته شده در جهان است .در این مطالعه که بر روی چاهی در این سازند انجام شده تعیین لیتولوژی از طریق رسم نمودار کراس پلات فوتوالکتریک - - - PEFدانسیته به صورت درصد زیاد کربناته و مقداری ماسه سنگ وبطور محسوس شیل نمایش داده شده است
شکل -3 تغییرات لیتولوژی برای چاه مورد مطالعه با رسم کراس پلات -PEF دانسیته
خواص الاستیک:
خواص الاستیک سنگ نشان دهنده رفتار تغییر شکل سنگ در برابر تنش های وارده به آن است .رفتار کرنش/تنش به نوع سنگ وابسته است .خواص الاستیک سنگ - مدول یانگ - - Eونسبت پواسون - ν - ورودی اولیه برای محاسبه مقاومت تراکمی تک محوری و تنش های درجا، می باشند
سرعت موج برشی و تراکمی وترکیب آنها با داده های لاگ چگالی امکان محاسبه خواص مکانیکی وثابت های کشسان دینامیکی به صورت پیوسته در طول چاه فراهم می شود
در جدول - 1 - روابط مربوط به محاسبه مدول های الاستیک در حالت های دینامیک وتبدیل آنها به حالت استاتیکی آمده است .که در این روابط: tc ؛مقدارموج تراکمی، ts ؛ مقدارموج برشی، می باشد.مقدار نسبت پواسون دینامیکی واستاتیکی برابر در نظر گرفته شده است.
جدول شماره -1 روابط محاسبه مدول های الاستیک
