بخشی از مقاله
چکیده :
تحلیل و پیش بینی پایداري دیواره چاه بعنوان یکی از نکات حساس و بحرانی در عملیات حفاري به شمار می رود و از دست دادن چاه بواسطه ایجاد ناپایداري سبب افزایش زمان حفاري ، هزینه هاي حفر چاه و در نهایت توقف در عملیات تولید می گردد . بکارگیري شیب و آزیموت هاي مختلف در زمان حفر چاه ، امکان عبور آن از بین لایه هاي با ویژگی هاي مکانیک سنگی مختلف ، بزرگی تنش هاي برجا ، فشار گل حفاري ، فشار منفذي و در نتیجه وقوع مشکلاتی همچون ریزش دیواره و هرزروي گل در حین حفاري و تولید از مهمترین مواردي اند که بیانگر لزوم بررسی پایداري یا ناپایداري یک چاه نفت می باشد . در این تحقیق تحلیل پایداري دیواره چاه در یکی از مخازن نفتی در بخش سازند آسماري در میدان نفتی مارون توسط معیار شکست مور – کلمب مورد بررسی قرار گرفته و پس از تعیین جهت و بزرگی تنش هاي برجا و محاسبه فشار منفذي توسط آنالیز نتایج تست لایه آزمایی مکرر ج1ًلض ، پنجره ایمن گل حفاري براي طراحی یک چاه پایدار تعیین گردید . نتایج حاصل از بررسی نشان می دهد رژیم تنش موجود در چاه نرمال بوده و حفاري در جهت تنش افقی حداقل بهترین جهت حفاري است .
واژه هاي کلیدي : تنش هاي برجا - معیار شکست - پنجره ایمن گل
- 1 مقدمه :
اطلاع از جهت و مقدار تنش هنگام حفر چاه براي دسترسی به مخازن نفتی نکته مهمی در علوم زمین و مهندسی می باشد . ناپایداري چاه قبل از هر چیز به توزیع و تمرکز تنش در اطراف چاه حفر شده وابسته است . اگر مقاومت سنگ بیش از تنش هاي القایی باشد چاه پایدار خواهد ماند ، در غیر این صورت با شکست مواجه خواهد شد . در طی حفاري دو مشکل اصلی در پایداري چاه به نام ریزش جقBگ صأپفهکطBض و شکست کششی القایی ج 2کطأ2غع ؟غطئئططخ ً1عخ گکطأصطهطً کئطکغک1ض وجود دارد که می تواند منجر به مانده یابی ج؟غطلاکطًض ، گیر لوله جکژطژ فطأصکض ، عملیات گشاد شدن ج ؟و هرزروي سیال شود ]ذ. [ اغلب میتوان با تعیین پنجره گل ایمن براي حفاري چاه، این مشکلات را برطرف کرد. پنجره گل ایمن، شامل فشاري بین فشار منفذي و تنش افقی حداقل میباشد. تعیین این پنجره به شناخت میدان تنشهاي برجا نیاز دارد. تشریح کامل میدان تنش در زمین فقط نیازمند تعیین جهت و مقدار تنشهاي اصلی است. جهت تنش افقی حداقل در جهت ریزشهاي چاه و جهت تنش افقی حداکثر در جهت شکستگیهاي کششی میباشد. این جهتها را میتوان با استفاده از نمودارهاي تصوریري تعیین نمود. مقدار تنش اصلی عمودي با انتگرال گیري از نمودار دانسیته به دست میآید. مقدار تنشهاي افقی حداقل و حداکثر به دلیل نبود اطلاعات تست نشتی، از روابط موجود تخمین گردید.
- 2 بررسی عوامل ناپایداري ؛ علل و عواقب :
کنترل ناپایداري هاي دیواره چاه نیاز به درك متقابل اندرکنش مقاومت سنگ و تنش هاي برجا دارد ، به همین منظور دانستن جهت و مقدار تنش هاي برجاامري حیاتی و ضروري است. با توجه به اینکه تنش برجا و مقاومت سنگ در کنترل ما نیستند تنها راه جلوگیري از گسیختگی هاي دیواره در طول حفاري به دست آوردن مسیر هاي بهینه حفاري و محدوده بهینه وزن گل است .که این دو پارامتر قابل کنترل هستند و با تغییر دادن آنها می توان نتیجه مطلوب را بدست آورد. عوامل موثر در ناپایداري چاه وعواقب آن به ترتیب در جداول - 1 - و - - 2 عنوان شده است . ]ل[
- 3 مشخصات عمومی چاه مورد مطالعه در سازند آسماري در میدان مارون :
میدان نفتی مارون یکی از بزرگترین میادین نفتی جنوب غرب ایران می باشد که در شمال شرق شهر اهواز و در مجاورت میادین کوپال و آغاجري و رامین و شادگان واقع شده است . طول آن 67کیلومتر و عرض آن 7 کیلومتر بوده و از عمق 2713متري تا 3182 متري گسترش دارد . مخزن بزرگ آسماري از نظر ویژگی هاي سنگ مخزن، بسیار پیچیده و ناهمگون میس باشد. وضعیت لیتولوژي با استفاده از کراس پلات نمودار دانسیته - فوتوالکتریک تعیین گردید. لیتولوژي غالب چاه مورد مطالعه در سازند آسماري کربناته - دولومیت درصد بیشتري نسبت به سنگ آهک دارد - است و مقدار ناچیزي ماسه سنگ در مقایسه با فراوانی کربناته مشاهده میشود. در شکل - 1 - کراس پلات مربوطه نشان داده شده است .
-4 محاسبه فشار منفذي :
به منظور محاسبه فشار منفذي ، از چاه مورد مطالعه تست لایه آزمایی مکرر ج1ًلگ صکک1 غپطصهعطپً صهکژکلض بدست آمد، درنتیجه فشار منفذي در عمق هایی که به صورت تصادفی در نظر گرفته شده بود ، اندازه گیري شد . جهت تعیین فشار منفذي درعمق هایی که توسط دستگاه اندازه گیري نشده بود ، با توجه به معلوم بودن فشار در نقاط دیگر سه روش را در پیش گرفتیم : روش اول : مقادیر فشار منفذي بدست آمده را نسبت به عمق بر روي نمودار رسم کرده و از نقاط خطی عبور داده شد که نقاط کمی بر روي این خط منطبق شدند و همبستگی معادله خط آن نیز پایین بود - 0/116 چلل - .
روش دوم : از آن جا که چاه در مقطع مورد مطالعه از 4 لایه تشکیل شده بود و این لایه بندي به خوبی در نتایج تست مشخص بود ، براي هر لایه بطور جداگانه مقادیر مشخص فشار را نسبت به عمق بر روي نمودار رسم کردیم ، نتایج حاصله براي هر لایه با توجه به مقدار همبستگی معادله خطوط رسم شده بجز در لایه 2 رضایت بخش بود اما در حد فاصل بین لایه ها با یک پراکندگی در مقدار فشار منفذي مواجه بودیم .
روش سوم : در عمق هایی که فشار در آنها اندازه گیري شده بود مقدار گرادیان فشار را محاسبه کردیم سپس از تمامی گرادیان فشار هاي بدست آمده در نقاط معلوم متوسط گیري کرده و در نهایت گرادیان فشار منفذي معادل جعَهژقض 0/009 را
