مدلسازی عددی رفتار چاه نفت درتشکیلات شیلی با روش تفاضل محدود (مطالعه موردی: یکی از چا ه های نفت مید ان مارون)

Abstract

90 درصد مشکلات ناپایداری چاه‌ها مربوط به حفاری در سازندهای شیلی رخ می‌دهد. از طرفی سازند‌های شیلی در 75 درصد مقاطع حفاری شده در ایران یافت می‌شوند که سبب بروز تعدادی از مشکلات مانند فروپاشی کامل یا جزئی چاه و یا حتی از دست دادن چاه قبل از رسیدن به هدف خود (مخزن) منجر می‌شوند. در این تحقیق، به کمک مدلسازی عددی توسط نرم‌افزار Flac2D به بررسی پایداری دیواره چاه نفت در سازندهای شیلی پرداخته‌شده‌است. این مدلسازی در 3 حالت حفاری چاه صورت گرفته‌است. حالت اول، حفاری بدون اعمال فشار گل درون چاه در حین حفاری و حالت دوم، حفاری بالای تعادل به صورتی که فشار گل حفاری از فشار منفذی سازند بیشتر باشد و حالت سوم، حفاری تحت تعادل به صورتی که فشار گل حفاری پایین‌تر از فشار منفذی سازند باشد. نتایج مدلسازی عددی نشان داد که بیشترین جابجایی و سطح پلاستیک اطراف چاه در حفاری بدون اعمال فشار گل بوده و جابجایی در حفاری‌های بالای تعادل و تحت تعادل به شدت کاهش پیدا کرده و کمترین جابجایی و سطح پلاستیک اطراف چاه در حفاری بالای تعادل رخ داده‌است. در این تحقیق تحلیل پایداری دیواره چاه و تعیین فشار گل بهینه برای پایداری چاه در روش الاستوپلاستیک، با استفاده از روش تعیین سطح تسلیم نرمالیزه (NYZA) صورت گرفته‌است و درصورتی‌که مقدار آن از حد بحرانی تعریف شده کمتر باشد، چاه پایدار بوده‌است. نتایج نشان داد که پارامتر NYZA با چگالی سیال حفاری رابطه معکوس دارد، به طوریکه هرچه فشار سیال حفاری و چگالی آن بالا برود، دیواره چاه پایدارتر و NYZA چاه کم می‌شود. از طرفی براساس روش NYZA که مقدار آن برای پایداری دیواره چاه در روش عددی مقدار بحرانی 1 می‌باشد، می توان دریافت که از فشار گل 22 مگاپاسکال به بالا، وارد محدوده پایداری در چاه مورد مطالعه می‌شویم. فشار گل بهینه در چاه مورد مطالعه، در حفاری تحت تعادل 02/33 مگاپاسکال تا 71/33 و برای حفاری بالای تعادل 09/35مگاپاسکال تا 78/35بدست آمده است. تمام نتایج در لایه‌ شیلی سازند آسماری در عمق 3915 متری از یکی از چاههای نفت مخزن مارون ایران بدست آمده‌است.