بخشی از مقاله
چکیده
انتخاب مته همواره یکی از چالشهای پیش روی صنعت نفت بوده است و کارشناسان همواره به دنبال راهی برای انتخاب مته به صورت صد در صد علمی و مهندسی هستند. روشهای موجود عبارتند از: .1 هزینه حفاری به ازای واحد طول، .2 روش انرژی ویژه، .3 روش قابلیت حفاری. دو روش اول جنبه تجربی و عملیاتی دارند ولی روش سوم با توجه به مطالعات انجام شده، یک روش علمی و مهندسی به شمار میآید، از اینرو در این پایاننامه با کمک شرکت ملی مناطق نفتخیز جنوب سعی شده است که برای اولین بار در میدان مارون با استفاده از نمودارهای صوتی دوگانه - که شامل مدت زمان سیر موج فشاری و موج برشی در سازند میباشد - و چگالی، مقاومت فشاری تک محوری سنگ که از پارامترهای ژئومکانیکی مهم میباشد، با استفاده از روابط موجود بین دادههای نمودار صوتی و پارامترهای ژئومکانیکی محاسبه و طبق جدول IADC مته مناسب جهت حفاری سازندهای این میدان انتخاب شود. جدول استاندارد IADC از دو پارامتر مهم مقاومت فشاری و سختی اشمیت برای انتخاب مته استفاده میکند. با توجه به مطالعات انجام شده، مته پیشنهادی در سازند گچساران و آسماری با جنس سازند و لیتولوژی سازند مطابقت دارد و مته انتخابی مورد تایید کارشناسان این شرکت میباشد .
واژههای کلیدی: مقاومت فشاری تک محوری، IADC، سختی اشمیت، انرژی ویژه، قابلیت حفاری
- 1 مقدمه
اهمیت انتخاب مته چنان مهم است که در صورت انتخاب ناصحیح، ضررهای میلیاردی به شرکتهای کارفرما و پیمانکار میشود. در این پژوهش سعی شده است تا با کمک روشهای نوین، مشکلاتی از این قبیل در صنعت نفت ایران رفع شود. میدان نفتی مارون در جنوب غربی ایران واقع شده است و از سه مخزن آسماری، بنگستان و خامی تشکیل شده است. در این استفاده از لاگهای صوتی و چگالی، مقاومت فشاری سازند را محاسبه و سپس مته مناسب را برای هر سازند طبق استاندارد IADC انتخاب میشود. اولین گام در اتخاب صحیح مته اطلاع از روش های موجود در انتخاب مته میباشد. قابل قبولترین روشهای ارائه شده جهت انتخاب مته عبارتند از:
.1 روش هزینه حفاری به ازای واحد طول
. 2 روش انرژی ویژه
.3 روش قابلیت حفاری - تعیین پارامترهای ژئومکانیکی سازند - .
روش اول یک روش تجربی و با استفاده از دادههای چاههای مجاور می باشد، بدین صورت که با لیست کردن متههای استفاده شده و هزینهای که به ازای واحد طول برای آن مته در سازندی مشخص صرف شده است، کمهزینهترین مته انتخاب میشود. روش دوم یک روش عملیاتی میباشد که نیاز به رکورد گشتاور در حین حفاری می باشد و با استفاده از فرمول انرژی ویژه، انرژی لازم برای حفر واحد حجم سنگ بهدست میآید و هر متهای که در سازندی مشخص کمترین انرژی ویژه را داشته باشد به عنوان مته بهینه انتخاب میشود.[1] روش قابلیت حفاری به طور کلی شامل محاسبه پارامترهای ژئومکانیکی سازند که نقش مهمی در حفاری سازند ایفا میکنند.مهمترین این پارامترها مقاومت فشاری تک محوری میباشد. جدول IADC با استفاده از دو پارامتر مقاومت فشاری و سختی اشمیت یک کد مته پیشنهاد میدهد.
از مهمترین تحقیقاتی که در این زمینه انجام شده است میتوان به مطالعه میسون و همکاران در سال 1987 در چند میدان نفتی آمریکا اشاره کرد که پارامتر مقاومت فشاری تکمحوری سنگ را عامل مهمی در حفاری سازندها در نظر گرفتند و با استفاده از یک نمودار خاص برای هر سازند یک کد مته ارائه دادند.[2]سعادتی و رضاییان اول، در دو پژوهش جداگانه با استفاده از دادههای نمودار صوتی در میدان اهواز معمولی مقاومت فشاری سنگ را برآوردنموده و سپس با استفاده از جدول IADC به انتخاب مته پرداختند3]و.[4 مهمترین نقص کار این دو پژوهشگر در دست نداشتن سرعت موج برشی و مقدار چگالی بود که منجر به استفاده از یک سری روابط تجربی شد که نتایج قابل قبولی ارائه نشد.
- 2 روش و مراحل تحقیق
پارامترهای ژئومکانیکی وابستگی شدیدی به سرعت موج در سنگ بستگی دارند. از اینرو در دادههای نمودار صوتی دوگانه - معروف به - DSI و نمودار چگالی تهیه و برای محاسبات بعدی آنالیز شدند و با استفاده از رابطه زیر مدول یانگ دینامیکی محاسبه شد:[3] با توجه به اینکه برای محاسبه مقاومت فشاری تک محوری نیاز به محاسبه مدول یانگ استاتیک هستیم، لذا با استفاده از روابط تجربی پیشنهادی توسط بخش ژئومکانیک شرکت مناطق نفتخیز جنوب مدول یانگ استاتیکی سازند محاسبه میشود:
رابطهای که برای محاسبه مقاومت فشاری سازند پیشنهاد شد رابطه زیر است: و از 2 رابطهی زیر سختی اشمیت محاسبه شد که همبستگی خوبی با مقاومت فشاری داشتند:[3] برای تمییز دادن سازندها از یکدیگر نیاز به داشتن حد فوقانی آنها میباشیم که اطلاعات زمینشناسی و خردههای حفاری فوقانی سازندها را در چاه مورد مطالعه به صورت زیر ارائه میدهد: در چاه مورد مطالعه بخش پوش سنگ و مخزن از حفره 12 1/4 اینچ به دلیل در دست نداشتن نمودار چگالی از اعماق بالاتر مورد مطالعه قرار گرفت که عمق بررسی از 3643 متری که حدود 15 متر بالای مخزن تا 3866 متری میباشد و عمق نهایی 3872 متر میباشد.
- 3 ارائه و تحلیل نتایج
محاسبات انجام شده تغییرات مقاومت فشاری و سختی اشمیت به صورت شماتیک در نمودار 1 ارائه شده است. با میانگین گیری از این پارامترها و ارائه یک مقاومت فشاری میانگین و یک سختی اشمیت میانگین و مته انتخابی برای هر سازند در جدول 2 ارائه شد.
- 4 جمع بندی
با توجه به نتایج به دست آمده موارد زیر نتیجه گیری میشود:
1. روش انتخاب مته بر اساس پارامترهای ژئومکانیکی یک روش کاملا علمی و منطقی میباشد.
2. طبق طبقهبندی مقاومتی استاندارد ISRM، سازند گچساران در دستهی سازند نیمه سخت متمایل به سخت و سازند آسماری ×جزء طبقه بندی نیمه سخت قرار میگیرند، لذا میتوان از متههایی مشابه در آنها استفاده نمود.
3. با توجه به رکورد مته در این چاه و چاههای مجاور عمدتا از متههای الماسه و یا متههای دندانهای استفاده شده است، استفاده از متههای الماسه به دلیل سرعت بالای حفاری قابل توجیه میباشد ولی استفاده از متههای دندانهای به دلیل کارایی پایین و همچنین مطابق نبودن با معیارهای IADC پیشنهاد نمیشود.
