بخشی از مقاله
چکیده
حفاری انحرافی و یا جهتدار فرایند حفاری چاه غیر قائم در مسیر دلخواه از پیش تعیین شده با حفظ شیب و آزیموت چاه در حین حفاری میباشد. امروزه حفریات جهتدار به منظور سهولت بهرهبرداری از مخازن کاربرد بسیار زیادی دارد. حفریات افقی نیز به عنوان زیرمجموعهای از حفریات جهتدار، اغلب به جهت افزایش سطح تماس چاه با مخزن و به این ترتیب افزایش دبی ورودی به چاه کاربرد دارند. نظر به کاربرد وسیع این نوع از حفریات در چند دهه گذشته، مشاهده مشکلات موجود در حفاری چاههای انحرافی محققان را بر آن داشته است تا جوانب مختلف ناپایداری را مورد ارزیابی قرار دهند. انتخاب راستای بهینه حفاری نیز یکی از مهمترین عوامل مؤثر در برقراری پایداری چاه جهتدار محسوب میگردد. در این مطالعه با استفاده از نرمافزار تحلیل عددی به بررسی تأثیر راستای حفاری بر تنشهای وارد بر دیواره پرداخته و راستای ایمن حفاری برای یک چاه انحرافی در یکی از میادین نفتخیز جنوب ایران مورد ارزیابی قرار میگیرد.
-1 مقدمه
حفاری انحرافی و یا جهتدار فرایند حفاری چاه غیر قائم در مسیر دلخواه از پیش تعیین شده با حفظ شیب و آزیموت چاه در حین حفاری میباشد. ایده حفاری انحرافی در سال 1929 همزمان با معرفی ابزارهای دقیق اندازهگیری زاویه انحراف چاه در طرح توسعه میدان اوکلاهاما5 پرورش یافت .[1] به طور کلی اهداف حفر چاه انحرافی را میتوان در موارد زیر خلاصه نمود:
· کاهش زمان و طول حفاری
· افزایش سطح تماس چاه با مخزن و درنتیجه افزایش دبی برداشت
· دستیابی به ذخایری که دسترسی مستقیم به آنها ممکن نیست - ذخایر زیر دریاها و کوههای بلند -
· تکمیل اطلاعات زمینشناسی اطراف چاه اصلی
· حفر چاه جانبی در کنار چاه اصلی تخریب شده
· فرار از ناپایداریهای ساختاری سازندها از جمله گنبدهای نمکی
لذا با توجه به کاربرد گسترده این حفریات، محققین بسیاری پایداری چاههای انحرافی را از جوانب مختلف مورد مطالعه قرار دادهاند. از جمله اولین مطالعات انجام شده در این زمینه میتوان به تحقیق بردلی1 در سال 1979، و آدنوی2 و چنورت3 در سال 1987 بر روی انتخاب وزن ایمن گل حفاری در چاههای جهتدار اشاره نمود .[2], [3] نتیجه مطالعات آنها و همچنین تحقیق ماستین4 در سال 1988 نشان داد برخلاف چاههای قائم، توزیع شکستگیهای دیواره چاههای جهتدار از الگوی خاصی تبعیت نکرده و نمیتواند در تشخیص وضعیت تکتونیکی اطراف چاه مورد استفاده قرار گیرد .[4] رولینگز5 و همکاران در سال 1993 به مطالعه هندسه و نحوه تشکیل شکستگیها در چاههای شیبدار و یک سال بعد در سال 1994، موریتا 6 و همکاران به بررسی جنبههای مکانیک سنگی حفاری چاههای شیبدار در سازندهای ضعیف پرداختند. طبق نتایج به دست آمده از مطالعات آنها، فشار منفذی عامل افزاینده تنش قائم محسوب گردیده و میبایست به عنوان یکی از عوامل مؤثر در ناپایداری مورد مطالعه قرار گیرد . [5], [6] زاژاک7 و استوک8 نیز در سال 1992 بیان نمودند که به دست آوردن میزان تنش از آزیموت شکستگیهای برشی، تنها اگر مشاهدات کافی از چاههای حفرشده در شیب و آزیموتهای مختلف و در شرایط تنش یکنواخت وجود داشته باشد، امکانپذیر است .[7] در نتیجه این امر موجب پیچیدگی مطالعات بر روی حفریات انحرافی میگردد. در این مطالعه، پس معرفی میدان و چاه مورد مطالعه به بررسی عددی توزیع تنش و پایداری چاه در چاه انحرافی پرداخته میشود.
-2 معرفی میدان
میدان رگ سفید تاقدیس بومرنگ شکلی است که در جنوب باختری میدان پازنان، در 150 کیلومتری جنوب خاوری اهواز و در منتهیالیه شمال خلیجفارس، در ساحل آن قرار دارد. تاقدیس آسماری، تقریباً بومرنگ شکل به ابعاد 5 تا 9 کیلومتر در 45 کیلومتر است که کوهانک شمال باختری آن راستای بلندی قدیمی سفانیا، نوروز، بهرگانسر، تنگو و بنگستان را داشته و جهت آن تقریباً شمالی- جنوبی است. کوهانک خاوری آن در ستیغ تاقدیس آسماری دارای یکخمش حدوداً 130 درجهای است. مخازن آسماری، بنگستان و فهلیان با حفر چاه شماره 1 در سال 1343 کشف و در سال 1345 مورد بهرهبرداری قرار گرفتند. متوسط تولید روزانه این میدان در ابتدا حدود 200 هزار بشکه در روز بوده، هرچند امروزه به حدود 150 هزار بشکه در روز رسیده است .[8] تحلیل عددی تأثیر شیب و آزیموت حفاری بر پایداری چاه . 737 موقعیت جغرافیایی میدان مورد مطالعه در شکل - 1 - آورده شده است .[9]
شکل : - 1 - موقعیت جغرافیایی میدان رگ سفید [9]
چاه شماره 61 میدان رگ سفید، در یال جنوبی میدان تا متراژ تقریبی 2630 متری به صورت قائم و از آن عمق تا انتهای چاه 2750 - متری - با 20 درجه انحراف از قائم در راستای S40E حفاری شده است. درمجموع در کل چاه 61 پنج عدد شکستگی برشی مشاهده است. فراوانی، راستا و شیب شکستگیها در شکل - 2 - نشان داده شده است. با مطالعه شکستگیهای دیواره چاه شماره 61 میدان رگ سفید، راستای شکستگیهای برشی چاه N50W گزارش شده است .[9]
