بخشی از مقاله
چکیده
مدل ژئومکانیکی، یک بیان عددی از حالات تنش و خصوصیات مکانیکی زمین در مقطعی خاص از چینهشناسی یک میدان میباشد. بسیاری از میادین نفتی با مشکلات ژئومکانیکی ناشی از فشار بیشازحد، ناپایداریهای چاه، تراکم مخزن، شکست لوله جداری چاه، تولید ماسه، نشست سطح زمین، فعالیت گسل ها و... روبرو هستند. کاهش خطر مشکلات ژئومکانیکی مرتبط، نیازمند درک صحیح از رفتار ژئومکانیکی میدان دارد.
در این میان استفاده از مدلهای ژئومکانیکی، باعث کاهش شدید زمان و هزینه در توسعه میادین خواهد شد. در این پژوهش مدل ژئومکانیکی یکبعدی با استفاده از چاهنگارهای موجود و دادههای مربوط به آزمایشهای مکانیکی سنگ بر روی مغزه، دریکی از چاههای میدان نفتی آغاجاری ساختهشده است. وجود نتایج بهدست آمده از آزمایشهای مکانیکی بر روی مغزه این امکان را فراهم آورد تا در ساخت مدل ژئومکانیکی، بهجای استفاده از برخی روابط تجربی مرسوم، از روابط تجربی مناسب منطقه استفاده شود. این امر باعث شده تا عدم قطعیت در نتایج مدل ژئومکانیکی، تا حد امکان کاهش یابد و مدل ژئومکانیکی، تناسب بهتری با شرایط واقعی چاه داشته باشد.
-1 مقدمه
داشتن دانش و شناخت کافی از فرآیندهای ژئومکانیکی مخزن، از مراحل ابتدایی اکتشاف تا مراحل پایانی عمر یک مخزن، امری بسیار مهم و ضروری است. شبیه سازی مخزن، کاهش ریسک طی عملیات اجرایی و نهایتاً کاهش هزینه های جاری ازجمله مواردی است که کاربرد فرآیندهای ژئومکانیکی را بیش ازپیش مشخص می کند. بسیاری از پروژه های امروزی با مشکلات فنی و اقتصادی ناشی از طرحهای توسعه ی میادین مواجه هستند.
کاهش زمان عدم تولید ناشی از ناپایداری های چاه و آگاهی از وجود رژیم تنش و فشار منفذی، باعث کاهش مشکلات پیشبینینشده می گردد و اقتصادی بودن پروژه ها را تضمین می نماید. ساخت مدل ژئومکانیکی در طول طراحی چاه و حفاری آن و به روزرسانی این مدل، باعث می شود تا خطرات پیش بینی نشده کاهش یافته و در زمان و هزینه صرفه جویی شود. در مقاله حاضر سعی شده است همزمان با مدل سازی ژئومکانیکی یک بعدی در یکی از چاههای میدان نفتی آغاجاری، الگوی صحیح مدلسازی ژئومکانیکی معرفی گردد.
-2 مدل ژئومکانیکی
مدل سازی ژئومکانیکی فرآیندی است که در آن تغییرات پارامترهای الاستیک و مقاومتی سنگ، در کنار تغییرات تانسور تنش و فشار منفذی، مشخص می گردد . سادهترین حالت نمایش مدل ژئومکانیکی بهصورت یکبعدی است. در مدل ژئومکانیکی یکبعدی تغییرات پارامترهای ذکرشده در راستای طول چاه و در کنار تغییرات ستون چینهشناسی مشخص میگردد . [1] در نوع دیگر نمایش مدل ژئومکانیکی که به صورت سهبعدی است، تغییرات پارامترهای مدل ژئومکانیکی در راستاهای مختلف در فضا قابلمشاهده است.
بهعبارتدیگر مدل ژئومکانیکی سهبعدی، تغییرات را در تمام نقاط مخزن و در هر جهتی مشخص مینماید .[2] در نوع پیچیدهتری از مدل ژئومکانیکی که به مدل دینامیکی معروف است، تغییرات زمان نیز بهعنوان بعد چهارم مدلسازی میشود. در این حالت تغییرات تنش و فشار منفذی مخزن در حین فعالیتهای تولید و تزریق، بهصورت دینامیک و پویا در بازهای از زمان مشخص می گردد .[3] باوجود تنوع در حالات نمایش مدل ژئومکانیکی، مراحل کلی ساخت آن را میتوان بهصورت زیر بیان نمود :[4]
-1 جمعآوری و بررسی دادههای لازم: شامل مشخص نمودن محدوده هدف، جمعآوری، بررسی و بازبینی دادههای زمینشناسی، ژئوفیزیکی، پتروفیزیکی، حفاری و تولید چاه بر اساس اهداف تعیینشده و پیشبینی سایر دادههای موردنیاز برای ساخت مدل ژئومکانیکی.
-2 مشخص کردن مرز سازندها بر اساس تغییرات جنس آنها؛ برخی سازندها داری رفتار دانهای - مانند ماسهسنگ - و برخی دیگر دارای رفتار رسی - مانند شیل - هستند.
-3 تخمین خصوصیات ژئومکانیکی سنگ؛ این مرحله شامل تخمین خصوصیات الاستیک - مانند مدول الاستیسیته و نسبت پواسون - و خصوصیات مقاومتی - مانند مقاومت فشاری تکمحوره و مقاومت کششی - و کالیبره نمودن آنها بر اساس نتایج آزمایشگاهی است.
- 4 محاسبهی تانسور تنش و فشار منفذی در میدان؛ در این حالت تنش قائم با استفاده از نگار چگالی به دست میآید. سپس مقادیر تنشهای افقی تخمین زده میشوند. تنش افقی حداقل را میتوان بر اساس آزمایش نشت و یا ریزترک1 به دست آورد و درنهایت با استفاده از دادههای نگار صوتی2 و یا ناپایداریهای مشاهدهشده در نگارهای تصویری، تنش افقی حداکثر را نیز کالیبره نمود. میزان کارایی و دقت مدل ژئومکانیکیکاملاً به دادههای اولیه وابسته می باشد . به همین دلیل گام اول در ساخت مدل ژئومکانیکی بهعنوان گام اصلی در نظر گرفته میشود. در جدول - 1 - ، نگارها و دادههای لازم برای ترسیم مقاطع مختلف مدل ژئومکانیکی، نشان داده شدهاند.
-3 مدلسازی ژئومکانیکی در میدان آغاجاری
میدان نفتی آغاجاری، یکی از مشهورترین میادین نفتی خاورمیانه است که در سال 1315 بهوسیله شرکت نفت ایران و انگلیس کشف گردید. این میدان مهم و قدیمی، در حدود 90 کیلومتری جنوب شرقی اهواز و در نزدیکی شهرستان امیدیه قرار دارد. مدلسازی ژئومکانیکی حاضر در یکی از چاههای این میدان بهمنظور آگاهی از وضعیت تنش و پارامترهای ژئومکانیکی در اطراف دیواره چاه صورت گرفته است.
در گام اول دادههای مختلفی از چاه موردنظر جمعآوری شده است. این دادهها شامل مسیر حفر چاه1، نگارهای پتروفیزیکی، دادههای مربوط به اندازهگیری فشار منفذی، نگار گرافیکی چاه 2، دادههای حفاری و وزن گل و نتایج آزمایشگاهی مکانیک سنگی بر روی مغزهها بوده است. سپس بر اساس دادههای مربوط به مسیر حفاری چاه و نگار گرافیکی چاه، مرز سازندهای زمین شناسی مشخص شده است.
