بخشی از مقاله
چکیده
میدان گازي مورد مطالعه که نویسنده مقاله با توجه به محرمانه بودن اطلاعات از ذکر نام آن معذور می باشد در نوار شمالی رودخانه مند واقع در جنوب غربی کشورمان جزء ذخائر قابل توجه گاز طبیعی است که با توجه به فعالیت هاي تکتونیکی شدید و ساختار زمین شناسی پیچیده در آن ناحیه، عمده جریان سیال در این مخزن بواسطه شکستگی هاي طبیعی و القایی کششی به سمت چاه هاي تولیدي هدایت می شود.
از اینرو شناخت کامل مکانیسم هاي ژئومکانیکی و رژیم تنش هاي برجا در منطقه می تواند کمک شایان توجهی به طراحی استراتژي هاي تولیدي از مخزن و همچنین کاهش هزینه هاي عملیاتی ناشی از حفر چاه در چنین ساختار شکافداري گردد. در این مطالعه با استفاده از دادهاي گردآوري شده طی فازهاي اکتشاف و بهره برداري مقدار تنش هاي برجا در منطقه و مدول هاي ژئومکانیکی منطقه تعیین و در ادامه به مطالعه و تحلیل ژئومکانیکی مخزن مذکور پرداخته شده است.
-1 مقدمه
داشتن دانش و شناخت کافی از فرآیندهاي ژئومکانیکی مخزن همواره از مراحل ابتدایی اکتشاف تا مراحل پایانی عمر یک مخزن به منظور شبیه سازي مناسب مخزن، کاهش ریسک در طی عملیات اجرایی و نهایتا کاهش هزینه هاي جاري از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. هدف از این پروژه مطالعه و تحلیل ژئومکانیکی میدان اشاره شده شامل تعیین تانسور کامل تنش حاکم بر میدان، تعیین پارامترهاي ژئومکانیکی سنگ مخزن با استفاده از نمودارهاي پتروفیزیکی، استفاده از نتایج تفسیر نمودار در تعیین مدول هاي الاستیک سنگ، تعیین وزن بهینه گل حفاري و پنجره گل، تعیین مسیر بهینه حفاري در مراحل توسعه میدان و تحلیل پایداري دیواره هاي چاه است.
در این مطالعه با گردآوري و انالیز داده هاي موجود بدست آمده طی فازهاي اکتشاف و بهره برداري از مخزن مورد نظر، مقدار و جهت تنش هاي اصلی و همچنین خصوصیات مکانیکی سنگ مخزن عمدتا با استفاده از نمودارهاي پتروفیزیکی و گزارشات روزانه حفاري و چاه هاي تکمیل شده تعیین شده اند مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج بدست آمده از مطالعه ژئومکانیکی این میدان نشان می دهد که با توجه فعالیت هاي شدید تکتونیکی ساختارهاي مخزن، مطالعه ژئومکانیکی و تحلیل پایداري چاه نقش بسزایی در فازهاي توسعه میدان و طراحی تولید ایفا خواهد نمود.
-2 رژیم تنش هاي اصلی حاکم بر منطقه
گام نخست در یک پروسه تحلیل ژئومکانیکی تعیین تانسور تنش است. مقدار و جهت تنش هاي اصلی در دیواره چاه تانسور تنش اصلی در آن نقطه است که با چرخش این تانسور در جهت هاي دلخواه می توان حالت تنش را در سایر صفحات عبور کننده از آن نقطه تعیین نمود. لذا با توجه به قائم بودن یکی از تنشهاي اصلی و از آنجاییکه راستاي این تنش ها عمود بر هم هستند، تنها با دانستن جهت یکی از تنش هاي اصلی افقی می توان مقدار تنش هاي اصلی را تعیین نمود.
ابزارهاي متفاوتی در مهندسی نفت براي تعیین جهت تنش هاي اصلی وجود دارد که در این میان نمودارهاي تصویري و کالیپر چند بازویی نقش بسزایی دارند. روش هاي دیگري مانند مکانیزم کانونی زمین لرزه - عککطغهطکق ئهطپً - ، آنالیز پراکنش سرعت موج برشی حاصل از نگار عحخ و مطالعه تکتونیکی گسلها و دیگر ساختارهاي زمین شناسی وجود نیز دارند. جهت تنش هاي اصلی تعیین شده با استفاده از نگار عحخ در این مطالعه تطابق بسیار خوبی با جهت تنش هاي بدست آمده حاصل از نمودارهاي تصویري نشان می دهد.
از مشاهدات نگار عقً، جهت شکستگی هاي فشاري که نمایانگر جهت تنش افقی حداقل است بدست آمد تحلیل آماري روي شکستگی هاي القایی در دیواره چاه حاصل از پردازش نمودارهاي عقً نشان می دهد که جهت امتداد شکستگی هاي فشاري بطور میانگین 130 درجه است که با مقدار متوسط تنش افقی حداکثر 50 - درجه - بدست آمده از روي نمودار تطابق بسیار خوبی دارد.
-3 تعیین مقدار تنش هاي افقی
براي تعیین تنش هاي افقی در مخزن بدلیل تخلخل بسیار پایین سنگ مخزن و رفتار شکننده آن از تئوري الاستیسیته استفاده شده است. از آنجاییکه اطلاعات حاصل از روش هاي مستقیم اندازه گیري تنش در مخزن موجود نیستند، می بایست تنش هاي افقی را با استفاده از پلیگون تنش تا حد قابل قبولی از میزان عدم قطعیت، تخمین زد.
براي اینکار از مقاومت هاي تک محوره فشاري و کششی سنگ مخزن در نقاطی که چاه دچار شکستگی هاي فشاري و کششی شده است استفاده می کنیم. از آنجاییکه مقدار دقیق این پارامترها در دسترس نیست، با در نظر گرفتن تغییرپذیري این پارامترها به میزان تذ هژق محدوده تغییرات تنش هاي افقی بدست می آید. براي بالا بردن درجه اطمینان از صحت مقادیر پیش بینی شده می بایست از داده هاي واقعی به منظور کالیبراسیون محاسبات استفاده کرد. با توجه به اینکه مقدار عرض شکستگی هاي فشاري که از روي نمودار تصویري عقً بدست آمده است، در ارتباط مستقیم با مقاومت تراکمی سنگ و میزان تنش هاي افقی اعمال شده در دیواره چاه است، می توان مقدار تنش افقی حداکثر را با استفاده از رابطه زیر تعیین نمود:
جاییکه عرض خردشدگی برابر است با:
با توجه به روابط فوق می توان به ازاي زوایاي مختلف خردشدگی در دیواره چاه کنتورهاي عرض شکستگی فشاري در دیواره چاه را در پلیگون تنش ترسیم، و از این طریق اعتبار محدوده تنش تعیین شده در مرحله قبل را مورد سنجش قرار داد. نکته قابل توجه در این محاسبات نواحی تغییرات تنش هاي افقی است که تطابق بسیار خوبی در هر دو پلیگون تنش مذکور در اعماق مختلف چاه با یکدیگر دارند
شکل :1 پلیگون تنش در عمق 3250 متري از مخزن
تنش ها در اطراف چاه توسط تنش شعاعی در راستاي عمود بر دیواره چاه و تنش مماسی بصورت مماس بر دیواره چاه و در تمام نقاط است. تنش شعاعی در اطراف چاه معادل با وزن گل در آن عمق بوده و تغییري نمی کند
شکل :2 تغییرات تنش هاي مماسی و شعاعی در اطراف یک چاه قائم
