مدل سازی تولید ماسه (جامدات) و ارزیابی پارامترهای مرتبط با آن در یکی از چاه های نفتی ایران

فرآیند تولید ماسه یا جامدات در چاه های نفتی که عمدتاً در طول حفاری و شکست هیدرولیکی در میادین تحکیم نیافته اتفاق می افتد، یکی از بزرگ ترین مشکلاتی است که می تواند منجر به ریزش چاه، فوران گل حفاری و گیر کردن رشته ابزار حفاری در چاه گردد. مهم ترین عوامل تشکیل ماسه یا جامد در چاه، گسیختگی منطقه دارای ماسه به دلیل سست بودن، مقاومت فشاری اندک و تنش موثر بالای منطقه به دلیل تولید و تهی شدگی مخزن است. در مطالعه حاضر سعی شده تا با تعیین پارامترهای ژئومکانیکی سنگ مخزن از طریق نگارهای چاه، پتانسیل تولید ماسه در دیواره چاه طی فرایند حفاری و تولید با ارائه اندرکنش (سیستم مهندسی سنگ) پارامترهای موثر و مدل مکانیکی زمین معین گردد. در ابتدا، با بهره گیری از روابط تجربی و نگارهای مختلف پارامترهای الاستیک دینامیکی سنگ مخزن تخمین زده شد و بعد از تبدیل به مقادیر استاتیکی با نتایج حاصل از آزمایشات مغزه مورد تایید قرار گرفت. سپس به محاسبه مقاومت فشاری تک محوره سنگ مخزن به کمک روابط تجربی مختلف پرداخته شده است. در ادامه فشار منفذی سیال با استفاده از نگار صوتی و مقاومت ویژه تعیین گردید و نتایج حاصل از این مدل سازی ها با داده های تست سازند (mdt) کالیبره گردید. سپس با توجه به فشار منفذی و پارامترهای ژئومکانیکی، بزرگی تنش های برجا که شامل تنش عمودی و تنش افقی حداقل و حداکثر است، محاسبه گردید و نتایج با داده های تست نشت (lot) کالیبره شدند. در ادامه تنش های مماسی، شعاعی و محوری روی دیواره چاه مورد نظر محاسبه گردید. سپس با تحلیل سیستم مهندسی سنگ مشخص شد پارامترهای تنش موثر، خواص پتروفیزیکی، خواص سیال، افت فشار، هندسه حفره تولید، فشار مخزن، خواص مکانیکی و تراکم و جهت حفر حفره تولید به ترتیب بیشترین اندرکنش را در فرایند ماسه دهی چاه دارند. در میان پارامترهای مختلف، تنش موثر یکی از مهم ترین پارامترهای تأثیرگذار بر سیستم است. بزرگی تنش های موثر دیواره بستگی به بزرگی تنش های برجای موثر، شعاع چاه، فاصله از مرکز چاه و فشار منفذی دارد. بنابراین با کنترل هر یک از این پارامترها می توان اثر تنش موثر در تولید ماسه را تا حدودی کنترل کرد. به عبارت دیگر چنانچه با انتخاب وزن مناسب گل حفاری و نرخ بحرانی تولید بتوان تنش های اطراف چاه را کنترل کرد می توان تولید ماسه را نیز کنترل کرد. در ادامه با استفاده از معیارهای شکست سنگ (موهر- کلمب، موگی- کلمب و هوک- براون) بازه مجاز فشار گل حفاری تعیین شده و نتایج حاصل از سه معیار با هم مقایسه شده است. از نتایج این بخش می توان به تخمین بهتر فشارهای گل حفاری تعیین شده با استفاده از معیار موگی- کلمب در حالت تنش های نابرابر افقی نسبت به دیگر معیارها اشاره کرد. نتایج حاصل شده به کمک گزارشات حین حفاری و تولید مورد تایید قرار گرفت. در نهایت نیز با تعیین مناطق مختلفی که دچار خردشدگی و شکستگی کششی شده اند نشان داده شده است که با تعیین نرخ بحرانی تولید از تولید ماسه در حین تولید می توان تا حدودی جلوگیری نمود.