شبیه سازی تغییرات تنش برجا، فشار منفذی و تغییر شکل ناشـی از تخلیـه میدان با استفاده ازکوپل ژئومکانیکی

Abstract

مدل‌های ژئومکانیک استاتیک سنتی به‌طور گسترده‌ای برای تجزیه و تحلیل تنش‌ها در مخازن نفت و گاز مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما در بررسی تنش‌های ناهمگن، مشکلاتی نظیر چرخش میدان تنش و خطاهای مرتبط ایجاد می‌شود. بنابراین، یک مدل شبیه‌سازی فیزیکی دینامیکی برای بررسی چهار بعدی تنش‌ها، کرنش‌ها و تغییر شکل مخزن نیاز است. هدف این مقاله ساخت مدل شبیه‌سازی کوپل ژئومکانیکی برای شبیه‌سازی تغییرات تنش، فشار منفذی و کرنش ناشی از تخلیه هیدروکربن، نشست و تغییر شکل مخزن می‌باشد. برای این منظور، از داده‌های استاتیکی و دینامیکی حاصل از نگاره‌های نفتی واقع بر یکی از میدان‌های مناطق نفت‌خیز جنوب ایران استفاده شده است. ابتدا، پیش‌پردازش داده‌ها و تعیین واحدهای ژئومکانیکی با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین و ساخت مدل یک‌بعدی ژئومکانیکی، شامل مقاومت سنگ، مقاومت فشاری محصور نشده، مقاومت کششی، زاویه اصطکاک، پارامترهای تغییر شکل، مدول یانگ، نسبت پواسون، مدول برشی و بالک و فشار منفذی، به‌درستی با زبان برنامه‌نویسی پایتون انجام گرفت و تنش‌های برجا با استفاده از روابط پورالاستیک تعیین شدند. در ادامه این پژوهش، یک مدل شبیه‌سازی سه‌بعدی استاتیک، دینامیک و ژئومکانیک طراحی و پیاده‌سازی شد. در این مدل، از شبیه‌ساز تفاضل محدود مخزن (FDM) با استفاده از داده‌های دینامیکی برای ارزیابی فرآیند شیمیایی، هیدرولوژیکی و حرارتی (THC) با نرم‌افزار «ECLIPSE» استفاده شد. همچنین، از شبیه‌ساز المان محدود مخزن (FEM) جهت محاسبات فرآیند حرارتی، هیدرولوژیکی و مکانیکی (THM) با نرم‌افزار «VISAGE» به‌کار گرفته شد و محاسبات به‌صورت کوپل یک‌طرفه در محیط نرم‌افزار «PETREL» انجام گردید. در نتیجه، تغییرات تنش، کرنش، فشار منفذی و تغییر شکل مخزن در یک فاصله زمانی ده‌ساله از سال 2021 تا 2031 برای مخزن بنگستان به‌دست آمده است.