تحلیل پایداری چاه در سازند دارای شکستگی با استفاده از روش المان- مجزا- شبکه شکستگی‌های مجزا: مطالعه موردی یکی از چاه‌های خلیج‌فارس

Abstract

ناپایداری چاه در سازندهای دارای شکستگی ازجمله مسائل چالش‌برانگیز در مهندسی حفاری است. بررسی عوامل مؤثر در مکانیسم‌های ناپایداری چاه در سازندهای دارای شکستگی، برای تعیین یک الگوی حفاری کارآمد، ضروری است. نرخ تزریق، چگالی و گرانروی سیال حفاری ازجمله پارامترهای قابل‌کنترل و مؤثر در وقوع شکست‌های برشی و کششی در چاه است. بنابراین بررسی نحوه اثرگذاری این پارامترها در پایداری چاه و مکانیسم‌های هیدرومکانیکی منتجه از آن می‌تواند در ایجاد یک الگوی حفاری کارآمد، اثربخش باشد. در این مقاله به‌منظور ارزیابی پایداری چاه قائم و همچنین بررسی مکانیسم‌های هیدرومکانیکی در سازند دارای شکستگی، مدل‌سازی سه‌بعدی یک چاه دریکی از میدان‌های نفتی خلیج‌فارس ارائه‌شده است. شبیه‌سازی شرایط هیدرومکانیکی برای چاه و پیاده‌سازی شکستگی‌های منطقه به‌ترتیب با استفاده از روش المان‌مجزا و شبکه شکستگی‌های مجزا انجام‌شده است. به‌منظور اعتبارسنجی مدل و ارزیابی پایداری چاه از معیار بیشترین جابه‌جایی مجاز، میانگین شعاع ناحیه شکست پلاستیک و لاگ کالیپر، استفاده‌شده است. ارزیابی پایداری اولیه مدل نشان داد که در عمق منتسب به سازند کژدمی، چاه در یک وضعیت ناپایدار قرار دارد. همچنین نتایج حاصل از مدل‌سازی عددی و بررسی پارامتری نشان داد که با افزایش نرخ جریان سیال حفاری از 20 تا bbl/h 200، جابه‌جایی‌های برشی در محدوده چاه افزایش و در مقابل افت فشار سیال در فضای بین شکستگی‌های مشاهده شد. این مسئله به‌علت افزایش جابه‌جایی برشی، لغزش در امتداد شکستگی‌ها و گسترش بیشتر سیال در محدوده شکستگی‌ها است. به‌طور مشابهی افزایش گرانروی سیال از 1 تا cp 1000، منجر به افزایش شکست‌های کششی و در نتیجه کاهش فشار سیال در اثر گسترش در فضای بین شکستگی‌ها شد.