بخشی از مقاله
چکیده
تخمین مقادیر و جهت های تنش برجا، از جنب ژئومکانیک نفت به ویژه برای تولید از مخازن هیدروکربنی مهم محسوب میشود. آنالیز و طراحی شکست هیدرولیکی، تعیین راستای بهینه حفاری و مدالسازی ژئومکانیکی به منظور بهره-برداری بخشی از کاربردهای جهت تنش در حوزه مخازن هیدروکربنی است. روش های اندازه گیری برجای جهت تنشهای مانند روش شکست هیدرولیکی غیرقابل دسترس و هزینه بر می باشند. از این رو اندازه گیری جهت تنشهای برجا به روش های غیر مستقیم متداول می باشند. از جمله روش های غیر مستقیم اندازه گیری جهت تنشهای برجا استفاده از گسیختگیهای درون چاهی است که بر مبنای توزیع تنش در اطراف دیواره چاه استوار است. در این تحقیق با استفاده از اطلاعات کلیپر شش بازویی در یکی از چاههای میدان نفتی آزادگان، جهت تنشهای افقی تخمین زده شده است. به همین منظور بخش قابل استفاده از اطلاعات کلیپر شش بازویی به منظور بررسی گسیختگیهای درون چاه شناسایی شدهاند و در ادامه جهت تنش با کمک اصلاح اطلاعات مورد نیاز برای کلیپر شش بازویی تعیین شده است. در نهایت نیز نتیجه بدست آمده با نقشه تنشهای زمین و حرکت صفحات تکتونیکی مقایسه و برآورد گردیده است.
-1 مقدمه
سازندهای زمین همواره در معرض تنش هستند که اغلب به دلیل روباره و تنشهای تکتونیکی حاصل شده است .[1] اطلاع از وضعیت تنشها نقش اساسی برای اکتشاف و تولید از مخازن هیدروکربنی دارد .[2] نقش جهت تنشها برای انجام عملیات شکست هیدرولیکی [3] و انتخاب راستای بهینه به منظور حفاری چاه غیرقابل انکار میباشد .[4] وضعیت تنش در صفحه عمود بر جهت چاه از اهمیت بسیاری برخوردار میباشد. زمانی که مقادیر تنش در صفحه عمود بر جهت چاه متفاوت از یکدیگر میباشد، تمرکز تنش در اطراف دیواره چاه به وجود میآید که بیشترین تمرکز تنش عمود بر جهت تنش افقی حداکثر و هم راستای با جهت تنش افقی حداقل میباشد. به منظور حفظ پایداری چاه از فشار سیال حفاری در داخل چاه استفاده میکنند. در صورت وزن پایین سیال حفاری، شکست برشی رخ میدهد. وقوع این نوع از گسیختگی در شرایطی میباشد که تنش برشی در اطراف دیواره از مجموع مقاومت چسپندگی و مقاومت نیروی اصطکاک داخلی بین اجزای سنگ بیشتر شود. جهت این گسیختگیها به موازات تنش افقی حداقل و در ناحیه با بیشترین تمرکز تنش میباشند. لذا برای تعیین جهت تنش با استفاده از کلیپر لازم است که بازویی که بیشترین شکستگی را نشان میدهد شناسایی شود و زاویه متناظر با آن ثبت شود. شکل - 1 - جهت تنش افقی حداقل را در زاویه 115 و 295 درجه نشان میدهد .[5]
شکل - : - 1 نگار تصویری و کلیپر از دیواره چاه [5]
استفاده از گسیختگی های درون چاهی به منظور تخمین تنش در سال 1979 توسعه داده شد [6] و تاکنون به عنوان یک روش قابل مورد استفاده قرار میگیرد [2]، [11] و .[12] در تحقیقات بعدی معیار سادهای را برای تجزیه و تحلیل دادههای کلیپر پیشنهاد دادند و پیشنهاداتی را برای تفسیر درست دادهها ارائه دادند .[7] 28 درصد از داده های نقشه تنشهای زمین توسط این روش جمعآوری شده است .[8] استفاده از گسیختگی-های درون چاهی به منظور تخمین جهت تنش در کشور لهستان در بیش از 50 چاه صورت پذیرفته است .[9] [10] با استفاده از کلیپر 4بازویی وضعیت تنشهای افقی را در کشور انگلستان تعیین و آن را با دادههای موجود مقایسه کرده است. وضعیت تنشها مربوط به کشور ایران در شکل - 2 - قابل ملاحظه است. بیشتر وضعیت تنش-ها با استفاده از وضعیت گسلها تعیین شده است و تنها در سه نقطه با استفاده از گسیختگیهای درون چاهی مشخص شده است. در این تحقیق جهت تنش افقی حداقل و حداکثر با استفاده از دادههای کلیپر شش بازویی در یکی از چاههای میدان نفتی آزادگان شمالی تعیین خواهد شد. به این منظور دادههای قابل استفاده جمع-آوری شده و با انجام اصلاحات مربوطه، جهت تنش مشخص شده است. در نهایت نیز ضمن مقایسه نتایج با شکل - 2 - ، پیشنهاداتی ارائه گردیده است.
شکل - : - 2 وضعیت تنشها در منطقه مورد مطالعه [13]
-2 مزایا و نحوه استفاده از کلیپر شش بازویی
شکل دیواره چاه را اغلب با استفاده از ابزارهایی مثل اسکنر چاه یا کلیپر میتوان مشخص کرد. دسترسی به نگارههای تصویری در اغلب چاهها امکانپذیر نیست و میتوان از کلیپر استفاده کرد. کلیپر به دو صورت چهار و تعیین جهت تنشهای اصلی با استفاده از کلیپر شش بازویی شش بازویی وجود دارد. در ادامه برخی از اصلاحات مورد نیاز برای استفاده بهینه از کلیپر شش بازویی در ضمن مقایسه با کلیپر چهاربازویی برای تحلیل گسیختگیهای درون چاه اشاره است. کلیپر شش بازویی با زاویه 60 درجهای بین بازوها، اطلاعات بیشتری از چاه به نسبت کلیپر 4بازویی میدهد. ارزش این موضوع زمانی که شکل گسیختگیهای درون چاه پیچیده شود، نمود پیدا میکند . برخلاف کلیپر 4بازویی، حرکت هر یک از بازوهای کلیپر شش بازویی مستقل است و این به معنای چرخش سادهتر و اتصال بهتر کلیپر به دیواره چاه خواهد بود. البته عملکرد مستقل بازوها موجب خواهد شد تا مرکز ثقل کلیپر در وسط مرکز ثقل چاه قرار نگیرد - شکل - -3الف - - . دادههای نادرست به سبب عدم قرارگیری مرکز ثقل کلیپر در وسط چاه ایجاد میشوند که لازم است با کمک از روابط 1 تا 8 شوند .[14] پارامترهای فرمول 1 تا 8 درشکل -3 - الف - مشخص شدهاند.
شکل : - 3 - الف - عدم قرارگیری کلیپر شش بازویی در مرکز چاه و پارامترهای مربوط به روابط 1تا 8 ب - کلیپر 4بازویی و ریزش دیواره چاه ناشی از عواملی غیر از وضعیت تنشها [14]
- 1 - X0= - P1 cos00+ P1 cos3000+ P1 cos240 0+ P1 cos1800+ P1 cos120 0+ P1 cos600 - /6×
- 2 - Y0= - P1 sin0 0+ P1 sin3000+ P1 sin240 0+ P1 sin1800+ P1 sin120 0+ P1 sin600 - /6×
- 3 - R1= [ - x0- P 1 sin 0° - 2 + - y0 - P 1 cos 0° - 2 - ]0.5
R2= [ - x0- P 1 sin 300° - 2 + - y0- P 1 cos 300° - 2 - ]0.5× - 4 -
- 5 - R6= [ - x0- P 1 sin 60° - 2 + - y0- P 1 cos 60° - 2 - ]0.5×
- 6 - C1=R1+R4×
- 7 - C2=R2+R5×
- 8 - C3=R3+R6
همچنین مقدار زاویه گسیختگی بر روی خروجی کلیپر شش بازویی اثرگذار است. عدم اثر گذاری زاویه گسیختگی بر روی کلیپر 4بازوی به این دلیل است که همواره تنها یکی از بازوها در داخل گسیختگی قرار می-گیرد اما در کلیپر شش بازویی امکان قرارگیری دو باز در داخل گسیختگی بسیار است. احتمال افزایش زاویه گسیختگی تا بیشتر از 60 درجه وجود دارد و از آنجایی که فاصله بازوها کمتر از 60 درجه است، دو بازو در داخل گسیختگی قرار میگیرند. این مشکل قابل حل است و دقت بیشتری نسبت به کلیپر 4 بازویی در صورت برطرف سازی آن حاصل خواهد شد. برای رفع این مشکل از ضریب تغییر شکل - Sc - استفاده میشود.ضریب تغییر شکل اجازه میدهد تا نسبت جایگاه بازوها با تغییر شکل دیواره بررسی شود. - 9 - Sc=100* - Cmax+Cmin-2Cint - /Cmin Cmax، Cmin و Cint در این رابطه به ترتیب بزرگترین و کوچکترین بازو و بازوی وسط کلیپر در هر نقطه می-
