Analytical and Numerical Methods in Mining Engineering (Mar 2023)
ارزیابی چالش‌های بهره‌برداری از مخازن گازی غیرمتعارف از دیدگاه ژئومکانیکی
Abstract
باتوجه به گسترش صنعت نفت و گاز، نیاز روزافزون کشورهای صنعتی به سوخت‌های فسیلی و وابستگی اقتصادی برخی کشورها به این صنعت، بهره‌برداری از منابع هیدروکربنی روزبه‌روز در حال افزایش است. استخراج‌های بی‌رویه و ترس از کاهش این منابع، سمت‌وسوی صنعت را به استفاده از منابع جایگزین یعنی مخازن غیرمتعارف گازی هدایت می‌کند امّا بهره‌برداری از این مخازن با چالش‌هایی ازنظر حفاری و تولید به‌واسطه تراوایی پایین روبه‌رو است. ژئومکانیک دانشی مشترک میان رشته‌های مهندسی مخزن و زمین‌شناسی است که تولید و تزریق پیوسته‌ی نفت و گاز، آن را به بخش مهمی از مطالعات مهندسی مخزن تبدیل می‌کند. ارزیابی ویژگی‌های ژئومکانیکی به‌منظور شناسایی چالش‌ها در مخازن غیرمتعارف هیدروکربنی و طراحی بهینه عملیات شکاف هیدرولیکی برای افزایش ضریب بازیابی از این مخازن، به‌عنوان مهم‌ترین انگیزه در راستای مطالعات در زمینة دانش ژئومکانیک است که در این مطالعه به آن پرداخته شده است. ازآنجاکه ژئومکانیک کلید عملیات شکاف هیدرولیکی برای دستیابی به تولید بهینه از مخازن گازی غیرمتعارف شمرده می‌شود، بررسی جنبه‌های ژئومکانیکی یکی از مهم‌ترین گام‌ها برای هموار ساختن راه بهره‌برداری از این مخازن تلقی می‌شود. پژوهش حاضر به بررسی جامع و نظام‌مند جنبه‌های ژئومکانیکی این مخازن مانند مخازن گاز شیل، ماسه‌‌ای متراکم گازی، هیدرات گازی و تزریقی دی‌اکسید کربن پرداخته و چالش‌های حفاری و شکاف هیدرولیکی آن‌ها ازجمله مچاله شدن لوله جداری و آستری را از دیدگاه ژئومکانیکی موردبحث و بررسی قرار داده و همچنین مطالعات موردی در بررسی ژئومکانیکی میدان‌های گازی مارسلوس، لانگ مکسی، روزنیت، مورتری و مونتنی در کشورهای آمریکا، چین، استرالیا و کانادا موردتوجه قرارگرفته است که نتایج آن در تخمین پارامترهای استاتیک و دینامیک و نیز طراحی شکاف هیدرولیکی مخازن گازی شیلی حائز اهمیت است. نتایج مطالعات نشان می‌دهد که در این مخازن؛ برخلاف مخازن متعارف، دمای سیال حفاری نقش مهم‌تری را نسبت به چگالی آن در پایداری دیواره چاه ایفا می‌کند و منجر به تغییر در ویژگی‌های فیزیکی و کاهش استحکام آن می‌شود. همچنین می‌توان با استفاده از پیش‌بینی نسبت پواسون و تنش‌های اعمالی، ناحیه‌هایی با خطر مچالگی لوله‌جداری را شناسایی نمود و از سوی دیگر در طراحی فرآیند سیمان‌کاری، هر چه میزان گستره فضای خالی در غلاف سیمان کمتر باشد لوله آستری یکپارچگی خود را بهتر حفظ می‌کند. از سوی دیگر بررسی‌ها بیانگر این نکته هستند که نسبت پواسون و مدول یانگ تأثیر بسزایی بر شاخص شکنندگی شیل‌ها و به دنبال آن شاخص شکاف‌پذیری در راستای انتخاب مناسب‌ترین سازند برای عملیات شکاف هیدرولیکی دارند. مطابق بررسی‌های صورت گرفته سازندی با شاخص شکاف‌پذیری برابر با 1 مناسب‌ترین سازند برای این عملیات محسوب می‌شود.
Keywords
