بخشی از مقاله
چکیده
شکافت هیدرولیکی یکی از مهمترین و بهترین روش های ازدیاد برداشت در چاه های نفت و گازی می باشد. این عملیات، فرآیندی است که در آن سیال با نرخ تزریقی نسبتا بالا درون چاه پمپ می شود. عملیات پمپ کردن تا جایی ادامه می یابد که فشار به حدی برسد که باعث ایجاد وسپس گسترش شکافی در دیواره چاه شود. در این تحقیق در نظر داریم تا با توجه به وضعیت مکانیک سنگی منطقه مورد مطالعه در ابتدا یک مدل ژئومکانیکی را تهیه کرده تا یک پیش زمینه در راستای چگونگی توزیع تنش در برابر عمق و همچنین مقاومت سنگ پیدا کرده و سپس بر اساس داده های بدست آمده از نمودارگیری اقدام به بررسی تک تک لایه ها نموده، همچنین پارامترهایی همچون تخلخل و اشباع آب و تنش را در هر لایه و لایه های مجاور تحلیل می کنیم. در انتها لایه مناسب برای ایجاد شکست و همچنین فشار های آغاز،انتشار و بسته شدن شکست برای انجام یک عملیات موفق شکست هیدرولیکی محاسبه می شود.
-1مقدمه
تحریک مخزن و فرازآوری مصنوعی دو فعالیت عمده در مهندسی تولیددر صنعت نفت می باشند. هدف اصلی تحریک بهبود میزان سرمایه توسط تحویل سریعتر سیال نفتی ویا افزایش بازیافت اقتصادی نهایی است.تحریک زمینه و شکست هیدرولیکی بمنظور جبران یا حتی بهبود ارتباط طبیعی چاه با مخزن می باشد.
در این تحقیق در نظر داریم تا با توجه به وضعیت مکانیک سنگی منطقه مورد مطالعه در ابتدا یک مدل ژئو مکانیکی را تهیه کرده تا یک پیش زمینه در راستای چگونگی توزیع تنش در برابر عمق و همچنین مقاومت سنگ پیدا کرده و سپس بر اساس داده های بدست آمده از نمودارگیری اقدام به بررسی تک تک لایه نموده همچنین پارامترهایی همچون تخلخل و اشباع و تنش را در هر لایه و لایه های مجاور تحلیل می کنیم بدین ترتیب هم می توان لایه مناسب را انتخاب کرد و هم می توان عواملی همچون انتشار شکافت در لایه های مجاور را که از عوامل تولید آب در اثر عملیات ناموفق شکافت هیدرولیکی است بررسی نمود.
-2مشخصات چاه
میدان نفتی کوپال در فاصله 60 کیلومتری شرق شهر اهواز قرار دارد.وجود هیدروکربور در مخزن بنگستان میدان کوپال در سال 1970 میلادی به وسیله چاه شماره 3 به اثبات رسید. ابعاد ساختار تحت الأرضی کوپال 32 × 4,5 کیلومتر مربع است.
مخزن بنگستان از لایه های متناوب متخلخل و سخت سنگ آهک بهمراه در جزیی شیل تشکیل شده است.چین خوردگی کوپال یک چین خوردگی ملایماست؛ اصولاً شکستگی ها در این چین خوردگی بسیار محدود بوده و از توسعه بسیار ضعیفی برخوردار است. اطلاعات حاصل از گل گمشدگی و آنالیز مغزه ها نشان می دهد که شکستگیها در مخزن بنگستان از توسعه بسیار ضعیفی برخوردار بوده و امکان وجود شکستگیهای باز و منطقه ای بسیار کم می باشد.
این مخزن دارای نفت تحت اشباع under saturate - می - باشد که مکانیسم تولید آن مربوط به انبساط سیّال و سنگ مخزن و با تخلیه وزنی - Gravity Drainage - همراه است .
-3ساخت مدل ژئومکانیکی
برای تعیین مدل ژئومکانیکی که در طول یک چاه بیانگر تغییر رفتار مکانیکی سنگ مخزن میباشد روشهای متفاوتی وجود دارد و نیاز به گستره ای از دادههای از شاخه های مختلف مهندسی نفت از جمله : اکتشاف، مخزن، حفاری و بهره برداری را شامل میشود. اما بهترین روش، دستیابی به دادههای پیوسته از سطح تا کف سنگ مخزن میباشد.
-1-1 خواص الاستیک سنگ مخزن:
ماده الاستیک به مادهای گفته میشود که پس از تحمل یک چرخه بارگذاری و باربرداری مجددا به موقعیت اولیه خود باز میگردد.
برای تعیین ضرایب الاستیک از داده های دانسیته و زمان انتقال موج در حالت برشی و تراکمی استفاده می شود.
از آنجایی که نمی توان در مدل ژئومکانیکی از داده های دینامیکی استفاده کرد پس باید از رابطه تجربی زیر جهت تبدیل داده ها به حالت استاتیکی استفاده کرد :
قابل ذکر است که در معادلات بالا مقدار ضریب پوآسون در هر دو حالت دینامیکی و استاتیکی با هم برابر می باشد .
-1-3 مقاومت تراکمی تک محوری : - UCS -
یکی از پارامترهای اساسی در مدل ژئومکانیکی مقاومت تراکمی تک محوری میباشد. این مقاومت در واقع حداکثر مقاومتی است که سنگ قبل از شکسته شدن میتواند تحمل کند
در تحقیق پیش رو از رابطه بین تخلخل و مقاومت تراکمی تک محوری بهره گرفته شده است:
-2-3 مقاومت کششی
مقاومت کششی سازند برای ارزیابی شکست کششی چاه حاصل تمرکز تنش مورد استفاده قرار گرفت.مقدار مقاومت کششی عموماً درصدی از مقاومت فشاری تک محوره می باشد. در این مطالعه از رابطه زیر استفاده شده است:
شکل : - 1 - پارامترهای ژئومکانیکی در چاه مورد مطالعه
-3-3 تنش عمودی:
از نظر ریاضی مقدارتنش قائم به وسیله انتگرالگیری از چگالی سنگها از سطح تا عمق مورد نظر طبق رابطه زیر قابل محاسبه میباشد که در معادله بالا میزان دانسیته به صورت تابعی از عمق و g شتاب ثقلی زمین میباشد. همچنین میزان متوسط دانسیته یا دانسیته طبقات بالایی میباشد. میزان تنش عمودی بطور متوسط در حدود 110 مگاپاسکال می باشد.
