بخشی از مقاله
چکیده
در میادین هیدروکربنی ایران علی رغم وجود مشکلات فراوان مانند هرزروی گل، ناپایداری چاه و تولیدذرات سازندی، مطالعات ژئومکانیکی مورد توجه جدی قرار نگرفته است.تستهای آزمایشگاهی برای تخمین پارامترهای مکانیکی سنگ به ندرت انجام می شوند و نمودارهای اندازه گیری سرعت موج برشی مانند نمودار DSI در اکثر چاهها رانده نمی شود. بدیهی است در چنین شرایطی اطلاعات ناچیزی در مورد خواص ژئومکانیکی سازندهای مخزنی موجود است که همین امر مطالعات مکانیک سنگ و ساخت مدل ژئومکانیکی را دشوار می سازد. برای تخمین پارامترهای مکانیکی سنگ در چنین شرایطی، یکی از راههای مقدماتی پیش رو استفاده از روابط تجربی ژئومکانیکی موجود در کتب و مقالات است. روابط تجربی مورد استفاده باید تطابق لازم را با شرایط سنگ شناسی و مکانیکی سازندهای مورد نظر داشته باشند و همین موضوع یافتن روابط تجربی مناسب را امری دشوار می سازد که نیاز به دقت و تحقیقات فراوان دارد.در این مطالعه، پس از انجام بررسی های فراوان، از نتایج تست های آزمایشگاهی انجام گرفته در یکی از میادین کشورهای همسایه استفاده شده است، روابط ژئومکانیکی مورد نیاز ساخته می شوند و با کمک نمودارهای رانده شده در چاه،پارامترهای ژئومکانیکی مخزن بنگستان - در یکی از میادین جنوب غرب ایران - تخمین زده می شوند.
-1 مقدمه
کاربرد مکانیک سنگ از دهه های پیش در بخشهای مختلف صنعت نفت دنیا مطرح شده و پروژه های زیادی در ارتباط با آن تعریف گردیده است. مکانیک سنگ در مهندسی نفت با تاثیر تنش و مقاومت سنگ بر رفتار سازندها، نقش کلیدی ایفا می کند و توجه به آن می تواند باعث صرفه جویی در زمان و هزینه به ویژه در صنعت حفاری شده و نیز موجب بهره افزایی از مخازن شود. .در بسیاری از میادین نفتی ایران به رغم ثبت مشکلاتی نظیر ناپایداری چاه، مچالگی لوله جداری، تولید ذرات سازندی، هرزروی گل و... آزمایشات مکانیک سنگی قابل توجهی انجام نشده و هیچ بانک اطلاعاتی در این باره تهیه نگردیده است و همین امر لزوم تلاش بیشتر برای گسترش کاربرد علم ژئومکانیک در ایران را به اثبات می رساند.یکی از شرایط دستیابی به یک استراتژی موفق در توسعه مخزن، انجام مطالعات و مدلسازی ژئومکانیکی مخزن است. مدل ژئومکانیکی پایه و اساس سایر مطالعات ژئومکانیکی از جمله آنالیزپایداری دیواره چاه، عملیات شکست هیدرولیکی و مدیریت تولید ماسه می باشد.با داشتن مدل ژئومکانیکی در چاههای ایران، می توان پنجره وزن گل ایمن برای حفاری را تخمین زد. به همین دلیل، ساخت مدل ژئومکانیکی باید به عنوان یک اولویت در برنامه ی بخش های مختلف صنایع بالادستی نفت کشورمان قرار گیرد. یک مدل جامع ژئومکانیکی مخزن شامل مدول های الاستیک سنگ - مدول یانگ، مدول بالک، مدول برشی و نسبت پواسن - ، پارامترهای مقاومتی سنگ - مقاومت فشاری تک محوره، مقاومت کششی و زاویه اصطکاک داخلی سنگ - ، وضعیت تنشهای برجا و فشار منفذی می شود. دستیابی به چنین اطلاعات کاملی همیشه دشوار است و توجه به این نکته لازم است که همواره در اجزای مختلف مدل ژئومکانیکی، عدم قطعیت وجود دارد.
-2 تخمین پارامترهای مکانیکی سنگ مخزن بنگستان
در ایران به دلیل کمبود اطلاعات آزمایشگاهی و عدم راندن نمودار DSI و نیز فقدان اطلاعاتی نظیر آزمایش نشت در اکثر چاهها، ساخت مدل ژئومکانیکی بسیار مشکل بوده و با عدم قطعیت همراه است. برای مخزن بنگستان در میدان مورد نظر، اطلاعات نمودار DSI در یکی از چاهها موجود است ولی اطلاعات آزمایشگاهی چندانی از خواص مکانیکی سنگ در دسترس نیست. بنابراین برای تخمین پارامترهای مکانیکی سنگ در چنین شرایطی، یکی از راههای مقدماتی پیش رو استفاده از روابط تجربی ژئومکانیکی موجود در کتب و مقالات برای محاسبه پارامترهای مورد نیاز است. [1]لازم به ذکر است که پیدا کردن روابطی که با شرایط سنگ شناسی و مکانیکی سازندها و میادین موردنظر تطابق لازم را داشته و نتایج قابل قبولی به همراه داشته باشند کار دشواری است ونیاز به بررسی های فراوان دارد. در این مطالعه، به دلیل کمبود اطلاعات آزمایشگاهی برای ساخت روابط تجربی ژئومکانیکی مورد نیاز درتخمین پارامترهای مکانیکی سنگ مخزن بنگستان، علاوه بر اطلاعات موجود از خود میدان، پس از تحقیقات فراوان، از اطلاعات موجود در مطالعه پایداری چاه در سازندی با شرایط تقریبا مشابه در یکی از کشورهای همسایه استفاده شد - روابط تجربی برای تخمین مدول یانگ استاتیک و مقاومت فشاری تک محوره - .[2] برای تخمین پارامترهای مکانیکی سنگ، از داده های نموداری در چاه منتخب میدان مورد نظر استفاده شد. این چاه یک چاه عمودی بوده و اطلاعات در دسترس شامل نمودار چگالی، نمودار اشعه ی گاما، نمودارهای سرعت موج فشاری و برشی، نمودار تخلخل نوترون و مقاومت و نمودارهای کالیپر می باشد.
-1-2 استفاده از نرم افزار IP به منظور تخمین پارامترهای ژئومکانیکی سازند
برای ارزیابی و نمایش پارامترهای ژئومکانیکی در این مطالعه از نرم افزار IP - Interactive Petrophysics - که اساسا یک نرم افزار پتروفیزیکی می باشد، استفاده شده است. در این نرم افزار اطلاعات ورودی، نمودارهای رانده شده در چاه هستند که شامل نمودارهای صوتی، چگالی، نوترون، کالیپر و ... می باشد. نرم افزارIP با استفاده از معادله هایی که به آن معرفی می شود، مقادیر پارامترهای موردنظر که شامل مدول های الاستیک سنگ وخواص مقاومتی سازندمی باشد را محاسبه کرده و پروفایل پیوسته ای از این پارامترها را نسبت به عمق ارائه می دهد. همچنین برای هر پارامتر، می توان مقدار میانگین را در بازه عمقی مورد مطالعه در چاه به دست آورد. تخمین پارامترهای مکانیک سنگ مخزن بنگستان در یکی از میادین 449
-2-2 روش محاسبه پارامترهای الاستیک دینامیکی سنگ
اطلاعات اولیه ی مورد نیاز برای محاسبه پارامترهای مکانیکی مخزن بنگستان شامل نمودارهای اشعه گاما، چگالی، تخلخل و نمودارهای صوتی موج فشاری و برشی می شود - شکل - . - - 1 پس از وارد کردن اطلاعات ورودی در قدم اول باید پروفایل خواص الاستیک دینامیک سنگ در عمق را به دست آورد. به این منظور، فرمول های موجود برای محاسبه ی پارامترهای الاستیک سنگ به نرم افزار معرفی می شوند. شکل . - 1 - نمودارهای رانده شده در چاه منتخب، اطلاعات ورودی برای تخمین پارامترهای مکانیکی سنگ مدول یانگ دینامیک و نسبت پواسن با استفاده از اطلاعات نمودار چگالی و نمودارهای زمان عبور امواج صوتی محاسبه شده و دیگر مدول های الاستیک - مدول برشی و مدول بالک - با داشتن مقادیر مدول یانگ و نسبت پواسن به دست می آیند. روابط - 1 - تا - 4 - برای محاسبه مدول های الاستیک سنگ مورد استفاده قرار می گیرند :[1]
