بخشی از مقاله
چکیده
ناپایداری دیواره چاه و نهاتاًی ریزش و از دست دادن چاه موجب تحمل هزینه های زیادی و تأخیر در عملیات تولید شده و می تواند اقتصادی بودن طرح را زیر سوال ببرد. لذا تحلیل پایداری و پیش بینی آن نقش مهمی را در بهرهوری و موفقیت آمیز بودن پروژه ایفا می کند. از جمله پارامتر های موثر در پایداری چاه می توان به مسیر حفاری، مقادیرو جهت تنش های برجا، خصوصیات ژئومکانیکی تشکیلات سنگی، فشار سیال سازندو خواص آن اشاره نمود.
هدف از این تحقیق طراحی بهینه زاویه و آزیموت چاه های جهت دار می باشد. که به این منظور از نرم افزار Flac 3D استفاده شد. در این راستا مطالعه ای از مواردی در خصوص طراحی بهینه زاویه و آزیموت چاه های جهت دار میدان نفتی شمال غرب اهواز در سازند سروک انجام پذیرفت. مدل سازی ها برای دامنه گسترده ای از زاویه ها در نقطه انحراف دوم با زاویه های 20 - ، 10 و - 0 و آزیموت های - 90 ، 75 ، 60 ، 45 ، 30 ، 15 و - 0 انجام گرفت هم چنین نتایج تحلیل ها نشان داد که در سازند سروک در نقطه انحراف دوم پایدار ترین حالت با زاویه و آزیموت صفر و ناپایدارترین حالت با زاویه 20 درجه و آزیموت90 درجه است.
-1 مقدمه
پایداری دهانه چاه نقش بسیار اساسی را در عملیات حفاری موفق یک چاه ایفا میکند. لذا یکی از مهمترین اهداف در هر عملیات حفاری چاه، همانا حفر یک چاه با کمترین مشکلات ناپایداری و در اسرع زمان ممکن است، چرا که این امر میتواند تأثیر بسزایی در کاهش هزینههای اجرا و اقتصادی بودن طرحهای حفاری داشته باشد.
پارامترهای مختلفی در پایدای چاه اثر گذارند برخی از این عوامل قابل کنترل هستند که از این دسته میتوان به زاویه انحناء1 چاه ، آزیموت2 چاه، نوع سیال حفاری، وزن و دانسیته گل حفاری، فشار ته چاه، خواص شیمیایی گل حفاری، سرعت گردش ابزار حفاری و. . . اشاره نمود.
از میان عوامل غیرقابل کنترل نیز میتوان به وضعیت تنش های درجا، فشار منفذی سازند، لیتولوژی سنگ، رفتار انبساطی سازند تخلخل، نفوذپذیری، شکافهای طبیعی و. . . اشاره نمود.[4] در این تحقیق سعی خواهد شد تا از میان عوامل قابل کنترل در طراحی چاههای جهت دار، به بهینه سازی زاویه و آزیموت چاه به جهت کاهش مشکلات ناشی از پایداری چاه مبادرت گردد تا از این حیث با افزایش پایداری چاه و کاهش زمان حفاری، بتوان گام مهمی در جهت کاهش چشمگیر هزینهها برداشت.
-2 مروری برتحقیقات انجام شده در زمینه پایداری چاه
تحقیقات متعددی در زمینه بدست آوردن توزیع تنشهای القایی در اطراف چاه و بررسی پایداری دیواره چاه انجام شده است که به عنوان مثال دکتر حسین سالاری استاد معدن دانشگاه صنعتی امیرکبیر و همکارانش در سال 1383 درتحلیل پایداری چاه نفت با استفاده از نرم افزار Flac-3D به این نتیجه رسیدند که محدودیتهای وجود دارد که از جمله این محدودیتها ناپایداری چاه میباشد که از کمتر بودن فشار ته چاهی نسبت به فشار مخزن ناشی میشود که با مدلسازی رفتار سازند با استفاده از نرم افزار Flac-3D در مقابل فشارهای مختلف ته چاهی میتوان این محدوده بهینه را تعیین نمود.
و همچنین دکتر مجید سجادیان و همکاران در سال 1387در مطالعه و تعیین مدل برای ارزیابی میزان پایداری در چاههای افقی و عمودی، در چاه مورد مطالعه با استفاده ازنرم افزارFlac به این نتیجه رسیدند چاههای شیب دار از نظر پایداری نسبت به چاه قائم وضعیت بدتر و نسبت به چاههای افقی وضعیت بهتری دارند.
-3 معیار NYZA
معیاری که جهت پایداری دیواره چاه بکار میرود بر مبنای شروع رفتار پلاستیک در یک نقطه از سنگ در محدوده اطراف چاه میباشد. پارامتری که اغلب به عنوان نماینده خطر ناپایداری چاه مورد استفاده قرار میگیرد معیار 1NYZA است که بیان کننده نسبت مساحت ناحیه شکسته شده - تسلیم شده - اطراف چاه به مساحت اولیه چاه میباشد که این مطلب در شکل 1 نشان داده شده است.
عموما مشکلات ناپایداری چاه هنگامی آغاز میشود که مساحت ناحیه شکسته شده بیشتر از مساحت اولیه چاه شود و نواحی بحرانی تشکیل گردد. با توجه به سه بعدی بودن تحلیل و مایل بودن چاه ، به جای نسبت مساحت از نسبت حجمی استفاده میشود. برای تعیین حجم زونهای پلاستیک شده از زبان FISH استفاده شده است و این حجم بر حجم چاه تقسیم میشود تا مقدار معیار پارامتر NYZA برای این حالت تعیین شود.
شکل : - 1 - نمایش مفهموم NYZA
-4 اطلاعات مربوط به میدان نفتی اهواز وچاه مورد مطالعه
میدان نفتی اهواز در استان خوزستان در جنوب غربی ایران واقع شده است. اگر میدان نفتی اهواز به صورت یک کره بیضوی در نظر گرفته شود و این کره به دو نیم تقسیم گردد، چاه مورد مطالعه در این تحقیق در سمت راست نیم کره شمالی قرار خواهد گرفت. چاه مورد مطالعه، چاه 137 اهواز میباشد گه نمای چاه به صورت s شکل است. قابل به ذکرمی باشد که مدل سازی در قسمتی که زاویه چاه کاهش پیدا کرده وجزء نقاط ناپایدار است انجام شده است. بنابرین نقطه انحراف دوم که شروع کاهش زاویه چاه می باشد در سازند سروک قرار گرفته است.
-5 مدلسازی نقطه انحراف دوم - K. O. P - در میدان نفتی اهواز برای برنامه چاه داده شده:
در این تحقیق از مدل موهر کلمب استفاده شده که برای مدل الاستوپلاستیک مور-کلمب مشخصات مورد نیاز شامل: چگالی، مدول یانگ، مدول برشی ،زاویه اصطکاک، چسبندگی زاویه اتساع ،مقاومت کششی. با توجه به نتایج آزمایشات مکانیک سنگی برجا و آزمایشگاهی مشخصات مکانیکی سنگ در برگیرنده چاه در سازند سروک به صورت جدول - 1 - میباشد.
جدول : - 1 - مشخصات ژئو مکانیکی سنگ دربرگیرنده چاه
به منظور انجام محاسبات جریان سیال احتیاج به پارامترهای مدل جریان نیز می باشد که به صورت جدول2 میباشد
جدول : - 2 - مشخصات جریان سیال سازند
