Analytical and Numerical Methods in Mining Engineering (Jul 2020)
مطالعه اثر نرخ تنش‌های برجا بر پایداری چاه قائم با استفاده از روش المان مجزا- شبکه شکستگی‌های مجزا: مطالعه موردی یکی از چاه‌های خلیج‌فارس
Abstract
ناپایداری چاه و هرزروی سیال حفاری در سازندهای دارای شکستگی یکی از مسائل عمده در حفاری‌های عمیق است. بررسی اثر حضور شکستگی‌ها بر مکانیزم‌های ناپایداری چاه و هرزروی سیال حفاری اهمیت ویژه‌ای در تعیین یک الگوی حفاری کارآمد دارد. در این مقاله به منظور ارزیابی پایداری چاه قائم و همچنین بررسی هرزروی سیال حفاری، شبیه‌سازی سه‌بعدی یک چاه در یکی از میدان‌های نفتی خلیج فارس ارائه شده است. شبیه‌سازی شرایط هیدرومکانیکی این چاه و پیاده‌سازی شکستگی‌های منطقه به ترتیب با استفاده از روش المان مجزا و شبکه شکستگی‌های مجزا انجام شده است. به منظور اعتبارسنجی مدل ارزیابی پایداری، از معیار بیشترین جابجایی مجاز، میانگین شعاع زون شکست پلاستیک و لاگ کالیپر، استفاده شده است. ارزیابی پایداری اولیه مدل نشان داد که در عمق منتسب به سازند کژدمی، چاه در یک وضعیت ناپایدار قرار دارد. به منظور بررسی مکانیزم‌های هیدرومکانیکی چاه در سازند دارای شکستگی، تزریق سیال حفاری با گرانروی 08/1 سانتی‌پوآز و نرخ 25 بشکه بر ساعت انجام شد. لغزش در امتداد شکستگی‌ها، جابجایی برشی و حجم سیال هرزروی به عنوان پارامترهای موردبررسی تعیین‌شده است. اثر نسبت تنش‌های برجا ( ) بر وضعیت پایداری و هرزروی سیال حفاری در امتداد شکستگی‌ها برای شش سناریو متفاوت بررسی شد. با افزایش نسبت تنش‌های برجا و در حالت ناهمسانگرد (2 =)، جابجایی برشی و لغزش در امتداد ناپیوستگی افزایش یافت. در این حالت برای نرخ تزریق سیال حفاری 25 بشکه بر ساعت، فشار سیال در امتداد شکستگی‌ها کاهش پیدا می‌کند. بررسی پارامتری مدل برای پنج نرخ تزریق متفاوت از 5 تا 25 بشکه بر ساعت نشان داد که برای نسبت تنش‌های (06/1 =)، گسترش سیال در محدوده شکستگی‌ها بیشتر خواهد شد. همچنین شکست‌های کششی و جابجایی برشی در نرخ‌های تزریق پایین، کاهش یافت. برای نرخ تزریق 5 بشکه بر ساعت، فشار سیال در امتداد شکستگی در مقایسه با سایر نرخ‌های تزریق، بیشتر خواهد بود. این مسئله بر اساس کاهش جابجایی برشی در نرخ‌های تزریق سیال پایین‌تر و گسترش کمتر سیال در فضای بین شکستگی‌ها است.
Keywords
