تخمین پارامترهای ژئومکانیکی مخزن اهواز- بنگستان با استفاده از انجام آزمایش های مکانیک سنگی بر روی نمونه های تهیه شده از سنگ مخزن، جهت کاربرد در عملیات لایه شکافی هیدرولیکی

با توجه به نیاز روزافزون به منابع نفتی، افزایش تولید چاه های نفت، امری ضروری به نظر می رسد. از طرفی تولید نفت با گذشت زمان، به دلیل کاهش فشار مخزن و بسته شدن ترک ها و منافذ میکروسکوپی موجود در سنگ مخزن، کاهش می یابد. لذا برای دستیابی به تولید بیشتر، نیاز به حفر چاه های جدید در مخزن می باشد. با در نظر گرفتن هزینه های زیاد حفاری، حفر چاه های عمیق جهت افزایش تولید از مخازن، مقرون به صرفه نیست. به این جهت عملیات فعال سازی مجدد مخزن، به منظور افزایش تراوایی و بالا بردن تولید چاه، در مقایسه با حفر چاه های عمیق جدید، اقتصادی است.مخزن بنگستان میدان اهواز با طول تقریبی 75 کیلومتر و عرض 8 کیلومتر در زیر قسمتی از شهر اهواز واقع شده است. این مخزن از یک تاقدیس سینوسی با شیب ملایم تشکیل شده است که راستای تقریبی شمال غربی- جنوب شرقی دارد. سازندهای موجود در ناحیه اهواز از سطح زمین به پایین به ترتیب شامل سازندهای آغاجاری، میشان، گچساران، آسماری، پابده، گورپی، ایلام و سروک می شوند که مخزن مورد مطالعه در سازند های ایلام و سروک واقع شده است.روش های مختلف فعال سازی مجدد مانند تزریق اسید در این مخزن انجام شده است. عملیات لایه-شکافی هیدرولیکی از روش های بسیار کاربردی و با عملکرد بالا است که در مخازن نفتی و گازی کشور های دیگر بطور گسترده انجام شده است. در کشور ایران تا کنون این کار صورت نگرفته و به همین دلیل، این پروژه در این راستا تعریف شده است. جهت انجام عملیات لایه شکافی هیدرولیکی موفق، اطلاعات ژئومکانیکی مخزن مورد نیاز می باشد. بدین منظور با توجه به اطلاعات لاگ های چاه پیمایی رانده شده در مخزن اهواز- بنگستان و انجام آزمایش های مکانیک سنگی انجام شده بر روی نمونه های سنگ مخزن، پارامترهای فیزیکی و مکانیکی مخزن اهواز- بنگستان تعیین شده است.لاگ های مورد استفاده در این پروژه شامل لاگ های dsi، fmi و ubi می شود که توسط شرکت شلومبرژه در برخی از چاه-های نفتی مخزن اهواز- بنگستان رانده شده است. آزمایش های مکانیک سنگی انجام شده بر روی نمونه ها با توجه به محدود بودن نمونه ها شامل آزمایش مقاومت فشاری تک محوری، آزمایش سه محوری، آزمایش کششی غیر مستقیم(برزیلی)، آزمایش فشاری تک محوری با اعمال حرارت مخزن و آزمایش سه محوری تحت شرایط واقعی تنش(??،?? و ?? ) می باشند. علاوه بر این آزمایش ها، جهت مطالعه میکروسکوپی سنگ مخزن، از نمونه های موجود، مقاطع نازک تهیه شده و مورد مطالعه میکروسکوپی قرار گرفته است. اندازه گیری سرعت امواج طولی و برشی در نمونه ها، انجام شده است. گرفتن عکس های sem و بررسی های کانی شناسی با استفاده از پراش اشعه x (xrd) از جمله کارهای دیگر انجام شده بر روی نمونه ها است. نتایج بدست آمده مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته و پارامتر-های فیزیکی و ژئومکانیکی سنگ مخزن ارائه شده است. پارامترهای مکانیکی اندازه گیری شده برای سنگ مخزن اهواز- بنگستان شامل، مقاومت فشاری تک محوری در محدوده بین20 تا 40 مگاپاسکال، مدول تغییرشکل پذیری در حدود 2 تا 17 گیگاپاسکال و نسبت پواسون حدود3/0 تا 45/0 تعیین شده است. با توجه به آزمایش های انجام شده بر روی سنگ مخزن، مشاهده شده است که امکان انجام عملیات لایه شکافی هیدرولیکی در این مخزن وجود دارد. نتایج بدست آمده از آزمایش فشاری- حرارتی کاهش مقاومت سنگ مخزن در اثر فشار منفذی ناشی از گازهای موجود در مخزن را نشان می دهد. علاوه بر این با توجه به نتایج آزمایش سه محوری تحت شرایط واقعی تنش، می توان این موضوع را که پدیده گسیختگی دیواره چاه، به نوعی در نتیجه انفجار سنگ است را محتمل دانست. با استفاده از آزمایش سه محوری با اعمال تنش های??،?? و ?? فشار شروع شکست هیدرولیکی ارزیابی شده است. عکس های sem به صورت بسیار مطلوبی ساختار سنگ مخزن اهواز- بنگستان را نشان می دهند که منافذ میکروسکوپی موجود در آن قابل مشاهده است. علاوه بر این، عکس های نمونه ها پس از شکست، نشان می-دهند که شکستگی در سنگ، در دانه ها و مرز بین دانه ها رخ می دهد. با توجه به مقایسه نتایج لاگ های dsi و nphi برای پارامترهای ژئومکانیکی و تخلخل و نتایج حاصل از انجام آزمایش های مکانیک سنگی بر روی نمونه های سنگ مخزن اهواز- بنگستان، می توان نتیجه گرفت که استفاده از مدول یانگ استاتیکی و دینامیکی و تخلخل بدست آمده از لاگ ها هم خوانی خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد، ولی در مورد مقاومت فشاری تک محوری و مقاومت کششی و نسبت پواسون استفاده از لاگ dsi توصیه نمی شود. علاوه بر تعیین پارامترها، با استفاده از نرم افزارهای عددی موجود سعی شده است که تغییرشکل پذیری و فشار شروع شکست هیدرولیکی در مخزن اهواز- بنگستان بررسی شود.