بخشی از مقاله
چکیده:
تحلیل پایداری چاه، روشی برای بهبود اقتصادی عملیات حفاری میباشد. شناخت انواع گسیختگیهای بوجود آمده در دیواره چاه در تحلیل پایداری، اهمیت بسزایی دارد. بدلیل کاهش فشار مخزن و کم شدن شاخص بهرهدهی، عملیات شکست هیدرولیکی در جهت بالا بردن تراوایی و تولید از چاه انجام میگیرد. در طی این عملیات سیال بخصوص با فشار مورد نیاز بمنظور ایجاد شکاف در دیواره بدرون چاه تزریق میشود.
شکست هیدرولیکی بعنوان روشی در انگیزش تولید از مخازن نفتی توسعه پیدا کرده است. در این مطالعه، که بر روی400 متر از سنگ آهک در مخزن فهلیان در میدان نفتی دارخوین انجام شده، فشار شکست برشی و کششی، با استفاده از پارامترهای مکانیک سنگی و اطلاعات بدست آمده از نمودارهای چاهپیمایی و همچنین تنش برجای عمودی و افقی حداقل و حداکثر، تعیین گردیده است.
پنجره ایمن گل در محدوده 0/84 تا 2/4 گرم بر سانتیمتر مکعب تعیین گردید. حداقل فشار مجاز گل در جلوگیری از شکست برشی بین 33/51 تا 52/89، و حداکثر آن بین 40/47 تا 55/97 مگاپاسکال تعیین شد. همچنین حداقل فشار گل لازم بمنظور ایجاد گسیختگی کششی و در نهایت شکست هیدرولیکی، مابین 108/87 تا 151/38 مگاپاسکال برآورد گردید.
مقدمه :
شکاف هیدرولیکی برای اولین بار در سال 1947 در ایالت کانزاس و به منظور مقایسه با بازدهی روش اسیدکاری انجام گردید. همچنین شکست هیدرولیکی از رایجترین روشهای اندازهگیری تنش برجا در دهانه چاه بشمار میرود
در صورتیکه تراوایی سنگ مخزن مناسب نباشد، با انجام عملیات شکاف هیدرولیکی میتوان باعث ایجاد شکست کششی در دیواره چاه شد و سیال را از مخزن به سمت دهانه چاه هدایت نمود. مخزن فهلیان در میدان نفتی دارخوین واقع در جنوب غربی ایران، دارای بیش از 500 متر نهشتههای سنگ آهک میباشد، که با توجه به دارا بودن بیش از 1/27 میلیارد بشکه نفت قابل استحصال، تخلخل مناسب بین 6 تا %16 و تراوایی نسبتا پایین، گزینه مناسبی برای انجام عملیات شکاف هیدرولیکی است
با استفاده از تعیین پارامترهای ژئومکانیکی مخزن توسط نمودارهای چاهپیمایی، میتوان مقادیر تنشهای برجای عمودی و افقی حداقل و حداکثر و همچنین بقیه پارامترهای مکانیک سنگی را در اعماق مختلف سازند محاسبه و بررسی نمود و با استفاده از آنها حد بالای فشار مجاز گل در گسیختگی کششی و حد پایین آنرا در گسیختگی برشی بدست آورد. همچنین میتوان با توجه فشار مجاز گل در شکست کششی، به فشار لازم برای ایجاد شکاف هیدرولیکی، که در جهت تنش افقی حداکثر رخ میدهد، دست یافت
بحث:
پارامترهای ژئومکانیکی مخزن حاصل از بررسیهای دینامیکی با استفاده از لاگ صوتی - که شامل زمان گذر موج فشاری و برشی - و لاگ چگالی به دست میآیند. با اندازهگیری خواص یاد شده پارامترهای ژئومکانیکی سازند به شرح زیر محاسبه میشوند:
رابطهی - 1 - مدول یانگ دینامیکی:
رابطهی - 2 - مدول بالک دینامیکی:
رابطهی - 3 - مدول برشی دینامیکی:
رابطهی - 4 - ضریب پوآسون:
در این روابط زمان گذر موج فشاری و برشی برحسب میکرو ثانیه بر فوت، چگالی بر حسب گرم بر سانتیمتر مکعب میباشند. پارامترهای ورودی به نرمافزار پارامترهای استاتیکی میباشند و به همین جهت از رابطه تجربی زیر برای تبدیل مدول یانگ دینامیکی به استاتیکی و بدین ترتیب بقیه پارامترها استفاده میکنیم.
مقادیر تنش افقی حداقل برجا را میتوان با استفاده از روشهای مختلفی از جمله آزمایش نشت - LOT1 - تعیین نمود
تنشهای برجای عمودی و افقی حداقل و حداکثر با استفاده از ضریب پوآسون، کرنشهای افقی و فشار سیال بصورت زیر محاسبه میشوند:
در روابط بالا چگالی، ضخامت لایه ام و ،ضریب بایوت - - BF2 میباشند. پارامترهای و بترتیب مدولهای سنگ متخلخل و سنگ بکر هستند. BF برای سنگهای بکر صفر و برای سنگهایی با تخلخل بالا یک در نظر گرفته میشود
اندرسون در سال 1951 توصیفی را برای رژیم تنشهای برجا بر اساس مقادیر نسبی بین تنشهای افقی و عمودی منطقه، ارائه کرد. او پیشنهاد داد که، رژیم تنشها در گسل نرمال یا کششی - NF3 - بصورت و در گسل معکوس - RF4 - بصورت و در امتداد لغز - SS5 - بصورت میباشد
با محاسبه مقادیر تنش عمودی برجا و تنشهای افقی حداقل و حداکثر برجا و رسم آنها برحسب عمق میتوان به رژیم تنش حاکم پی برد. همانطور که در شکل ملاحظه میشود، از عمق 4250 تا 4650 متری سازند فهلیان، رژیم تنش حاکم بصورت گسل نرمال میباشد.
شکل :1 نمودار مربوط به فشار منفذی، تنش عمودی و افقی حداقل و حداکثر برجا بر حسب عمق
