بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق به بررسی نتایج مطالعات ژئومکانیک در زمینه تحلیل پایداری چاه حین حفاری در میادین نفتی خلیج فارس پرداخته میشود. روند کلی کار در پیشبینی جهات بهینه حفاری، بازه ایمن وزن گل و انطباق آن با تاریخچه حفاری به تفصیل در یک چاه بیان میشود. پنج میدان در این تحقیق مورد مطالعه قرار گرفتند. پارامترهای مکانیکی سازندها از طریق لاگهای دینامیکی و مقادیر تنشهای برجا با توجه به روابط پورو- الاستیک تعیین میشوند. برای تعیین فشار منفذی سازندها در صورت وجود از نتایج آزمایشهای MDT، و DST استفاده میشود در غیر این صورت با توجه به وزن گل حفاری مقادیر آن کالیبره میشوند.
با استفاده از معیار شکست مور-کلمب بازه ایمن وزن گل حفاری در سازندهای مختلف مشخص شد. از آنجا که بیشتر مطالعات مربوط به مشکلات حین حفاری از جمله تعیین جهت بهینه حفاری، فشار خردشدگی دیواره چاه، فشار هرزروی گل حفاری، بازه ایمن وزن گل حفاری، تعیین نقاط لوله جداری، گیرافتادن رشته لوله و تنگشدگی دیواره چاه میباشد لذا مقادیر پیشبینی شده با نتایج واقعی حفاری مقایسه میشوند تا نقاط ضعف مطالعات مشخص شده و همچنین در جهت بهبود نتایج پیشنهاداتی صورت میگیرد.
-1 مقدمه
مکانیک سنگ به عنوان شاخهای از ژئومکانیک اصول مکانیک جامدات، مکانیک پیوسته و زمینشناسی را بکار میبرد تا رفتار سنگ را در پاسخ به نیروهای محیطی که توسط انسان به آن القاء شده و شرایط طبیعی سنگ را برهم زده کمیسازی کند. بنابراین ژئومکانیک یک علم مهندسی میان رشتهای است که نیازمند تعامل بین علوم فیزیک، ریاضی و زمینشناسی و مهندسی نفت، معدن و عمران میباشد.[1] مهندسی مکانیک سنگ تقریباً از اوایل دهه1950 بوجود آمد و در دهه 1960 به عنوان یک رشته مستقل مطرح شد.
هدف مکانیک سنگ نفت پیشبینی تغییرشکل، فشردگی، ناپیوستگی، ریزش و گسلش سازندهای سنگی مخازن نفت و گاز در اثر حفاری و تولید میباشد. هرچند که اکتشاف نفت و گاز نزدیک به صدسال قدمت دارد، مکانیک سنگ نفت در روزهای آغازین صنعتیشدن تولید نفت شروعبکار کرد و یک مبحث مهندسی نسبتاً جدید میباشد.
با عمیقتر شدن حفاریها در خشکی، و همچنین چندین کیلومتر زیر سطح دریا در مناطق دریائی، و با چاههای انحرافی در سازندهای پرفشار و حرارت بالا، پیشبینی دقیق پایداری چاه بسیار ضروری میباشد . حتی پس از حفاری ایمن و موفق یک چاه چالشهای دیگری در طول عمر و تولید چاه، مانند: جابجائی روباره و سازندها؛ شکستگی، ریزش و لغزش گسل؛ نشست سطح زمین یا کف دریا و ... وجود دارند که بایستی مورد توجه قرار گیرند. تشریح و شبیهسازی دقیق این پدیدهها با دادههای چاه و دادههای کالیبرهشده زمینه اصلی در مطالعات مکانیک سنگ نفت میباشد . منابع بسیاری از جمله کتاب و مقالات در زمینه مفاهیم و کاربرد مهندسی مکانیک سنگ در زمینههای مختلف منتشر شده است
برای حفاری یک چاه نفت، یک مهندس نیازمند آگاهی از مکانیک برش سنگ و مفاهیم مکانیک سنگ میباشد. دلایل ناپایداری چاه، شکست لوله جداری، و شکست دیواره چاه در اثر حفاری چاه و اعمال فشار توسط سیال حفاری درون یک سازند پایدار میباشد. تمرکز تنش در اثر حفاری چاه قائم و انحرافی در بیشتر مواقع تا چندین برابر قطر چاه از دیواره چاه فراتر میرود. زمانی که این تمرکز تنش که متفاوت از تنشهای برجا میباشد فراتر از مقاومت فشاری و یا کشش سنگ برود منجر به گسیختگی میشود
-2 مطالعه موردی
در شکل - 1 - نقشه منطقه خلیج فارس و میادین مورد مطالعه در این تحقیق نشان داده شده است. در میادین مشترک بین ایران و امارات متحده عربی از افقهای آسماری، سروک، یاماما و عرب نفت و از افقهای کنگان و دالان آن گاز بهرهبرداری میشود.
شکل : - 1 - میادین نفت و گاز در منطقه خلیج فارس
-1-2 توالی زمینشناسی
ستون چینهشناسی منطقه خلیج فارس و توالی زمانی سازندهای ثبتشده در شکل - 2 - نمایش داده شده تحلیل و ارزیابی نتایج مطالعات ژئومکانیک در میادین خلیج فارس
شکل : - 2 - توالی زمینشناسی ایران مرکزی تا خلیج فارس است. محدودههای خالی در ستون چینهشناسی به دلیل عدم تطابق1 زمانی در رسوبگذاری میباشد. بطور کلی و با توجه به اطلاعات نمونههای سنگی مطالعهشده از سرچاههای مختلف در عملیات حفاری، سنگشناسی سازندهای مختلف از کف دریا تا عمق هدف در ادامه به تشریح بیان میشود.
سازندهای گروه فارس شامل انیدریتهای شفاف تا سفید نسبتاً سخت، مارن/ رس آهکی نرم، سنگ آهک سفید تا خاکستری و ماسه سنگ نسبتاً دانه ریز میباشد. سازند آسماری- غار شامل ماسهسنگ سست بدونرنگ تا حدودی آرژیلیکی آغشته به نفت، آهکهای کرم و دولومیتی میباشد.
