مدلسازی عددی تأثير رفتار وابسته به زمان سازندهای نمكی بر گسيختگی لوله های جداری چاه های نفتی

چكيده
امروزه نوسانات نرخ بهای نفت، افزایش هزینههای حفاری و نیاز به بازیابی حداکثری از مخازن ضرورت بهره برداری بلندمدت از چاههاینفتی را افزایش داده است. بنابراین کنترل فاکتورهایی که در درازمدت پایداری چاههای نفتی را تحت تاثیر قرار میدهند بسیار اهمیت پیدامیکند. گسیختگی در لولههای جداری، از پدیدههایی است که به دلایل مختلف امکان وقوع آن وجود دارد. در بین علل گوناگون وقوعگسیختگی لولههای جداری، رفتارهای وابسته به زمان سازند نمکی به عنوان یک سازند شکلپذیر، موضوعی قابل بحث و بررسی است.خواص ویسکوپلاستیک و خزشی نمک چالش بزرگی را در طراحی چاه حفر شده در میان سازند نمکی ایجاد میکند. در موارد متعددی،گزارش گسیختگی جزئی یا شدید لولههای جداری چاههای نفتی در اعماق دارای لایههای نمکی گزارش شده است. این گسیختگیها دربعضی موارد منجر به متروک شدن چاه در سالهای ابتدایی بهرهبرداری و در پی آن زیانهای اقتصادی فراوانی شده است. بنابراین ارائهمدلهایی که به فهم واضحتری از تأثیر رفتار وابسته به زمان سازندهای نمکی بر عملکرد چاههای نفتی بخصوص گسیختگی لولههایجداری آن کمک کند بسیار اهمیت دارد. در این پژوهش، با استفاده از نرم افزار عددی تفاضل محدود FLAC3D ، مدلسازی مجموعهسازند غلاف سیمانی لوله جداری به منظورارزیابی مقادیر تنش و جابجایی وارد بر لوله جداری ناشی از رفتار خزشی لایههای نمک یک - -چاه نفتی بررسی شده است. سازند در برگیرنده غلاف سیمانی لوله جداری بهصورت موادی با رفتار الاستیک با میان لایههای نمکی با -خاصیت ویسکوپلاستیک در نظر گرفته شده است. رفتار در نظر گرفته شده برای نمکهای موجود در سازند پیرامون این چاه نفتی به دلیلدشواری مغزه گیری و عدم امکان انجام آزمونهای آزمایشگاهی مربوطه با استفاده از مطالعات گذشته تعیین شده است. نتایج این مدل-سازی حاکی از اعمال تنش در دراز مدت بر مجموعه غلاف سیمانی لوله جداری تحت تأثیر جریان پلاستیک لایههای نمک است. تأثیر -زمان بر میزان تنشها و جابجاییهای مدل مورد بررسی قرار گرفته و برای نخستین بار تغییرشکلهای سطح داخلی لوله در تمام طول آن نمایش داده شده است.

واژگان کليدی :

پایداری چاه . لوله جداری . رفتار خزشی . سازند نمکی . مدلسازی عددی

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

مدلسازی عددی تأثير رفتار وابسته به زمان سازندهای نمكی بر گسيختگی لوله های جداری چاه های نفتی

چكيده
امروزه نوسانات نرخ بهای نفت، افزایش هزینههای حفاری و نیاز به بازیابی حداکثری از مخازن ضرورت بهره برداری بلندمدت از چاههاینفتی را افزایش داده است. بنابراین کنترل فاکتورهایی که در درازمدت پایداری چاههای نفتی را تحت تاثیر قرار میدهند بسیار اهمیت پیدامیکند. گسیختگی در لولههای جداری، از پدیدههایی است که به دلایل مختلف امکان وقوع آن وجود دارد. در بین علل گوناگون وقوعگسیختگی لولههای جداری، رفتارهای وابسته به زمان سازند نمکی به عنوان یک سازند شکلپذیر، موضوعی قابل بحث و بررسی است.خواص ویسکوپلاستیک و خزشی نمک چالش بزرگی را در طراحی چاه حفر شده در میان سازند نمکی ایجاد میکند. در موارد متعددی،گزارش گسیختگی جزئی یا شدید لولههای جداری چاههای نفتی در اعماق دارای لایههای نمکی گزارش شده است. این گسیختگیها دربعضی موارد منجر به متروک شدن چاه در سالهای ابتدایی بهرهبرداری و در پی آن زیانهای اقتصادی فراوانی شده است. بنابراین ارائهمدلهایی که به فهم واضحتری از تأثیر رفتار وابسته به زمان سازندهای نمکی بر عملکرد چاههای نفتی بخصوص گسیختگی لولههایجداری آن کمک کند بسیار اهمیت دارد. در این پژوهش، با استفاده از نرم افزار عددی تفاضل محدود FLAC3D ، مدلسازی مجموعهسازند غلاف سیمانی لوله جداری به منظور ارزیابی مقادیر تنش و جابجایی وارد بر لوله جداری ناشی از رفتار خزشی لایههای نمک یک - -چاه نفتی بررسی شده است. سازند در برگیرنده غلاف سیمانی لوله جداری بهصورت موادی با رفتار الاستیک با میان لایههای نمکی با -خاصیت ویسکوپلاستیک در نظر گرفته شده است. رفتار در نظر گرفته شده برای نمکهای موجود در سازند پیرامون این چاه نفتی به دلیلدشواری مغزه گیری و عدم امکان انجام آزمونهای آزمایشگاهی مربوطه با استفاده از مطالعات گذشته تعیین شده است. نتایج این مدل-سازی حاکی از اعمال تنش در دراز مدت بر مجموعه غلاف سیمانی لوله جداری تحت تأثیر جریان پلاستیک لایههای نمک است. تأثیر -زمان بر میزان تنشها و جابجاییهای مدل مورد بررسی قرار گرفته و برای نخستین بار تغییرشکلهای سطح داخلی لوله در تمام طول آننمایش داده شده است.

واژگان کليدی :

پایداری چاه . لوله جداری . رفتار خزشی . سازند نمکی . مدلسازی عددی

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

بررسی اثرآنیزوتروپی تنش های برجا بر روی مسیر بهینهی حفر چاه: کاربردمعیار شکست موگی - کولمب

ناپایداری دیواره ی چاه یکی از مشکلات اساسی در عملیات حفاری چاه های نفت و گاز می باشد. این مقاله، فشار فروریختگیرا برای زوایای انحراف و آزیموت های مختلف چاه، تحت سیستم های گوناگون تنش برجا بررسی می کند. به همین منظور، یک برنامه کامپیوتری برای تحلیل پایداری مکانیکی چاه های انحرافی با استفاده از معیار شکست موهر- کولمب و موگی - کولمب ارائه شده است. معیار موهر- کولمب، فقط σ1 و σ3 را در نظر گرفته وتاثیر σ2 را نادیده می گیرد در حالیکه موگی- کولمب یک معیار سه بعدی است. نتایج نهایی این مطالعه مشخص می کند که تنش های برجا نقش مهمی در بهینه سازی مسیر چاه ایفا می کنند . نتایج نشان می دهند که در سیستم تنشی نرمال، بهترین مسیر حفاری در جهت تنش افقی حداقل می باشد. اما در سیستم تنشی امتداد لغز و معکوس، حفاری در جهت تنش افقی حداقل، به فشار هیدرواستاتیک بیشتری نیاز دارد . بنابراین مشکلات ناپایداری در این جهت بسیار بیشتر از سایر جهت ها می باشد. در سیستم تنشی نرمال، یک چاه عمودی بسیار پایدارتر از یک چاه افقی می باشد. اما در سیستم تنشی امتداد لغز، هر چه زاویه ی انحراف چاه بیشتر شود پایداری نیز بیشتر می شود. در سیستم تنشی معکوس، مسیر بهینه چاهی با زاویه ی انحراف متوسط و در جهت تنش افقی حداکثر می باشد.

واژه های کلیدی:

پایداری چاه، معیار شکست، آزیموت و زاویه ی انحراف چاه، سیستم تنش برجا، فشار فروریختگی.

نویسندگان :

محمدرضا زارع رئیس آبادی ، سید رضا شادیزاده ، حسن شاهی سوق

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)