توسعه مدل تحلیلی برهم کنش سنگ و سرمته با در نظر گرفتن تنش‌های برجا و موردکاوی برای یکی از میادین نفتی ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 داشجوی دکتری تخصصی؛ دانشکده‌ مهندسی نفت، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

3 دانشجوی دکترای تخصصی، دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

4 دانشکده نفت دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

10.22107/jpg.2022.280758.1137

چکیده

امروزه استفاده از سرمته‌های دندانه الماسی مصنوعی (PDC)[1] در صنعت نفت به‌ویژه در حفاری‌های عمیق گسترش‌یافته است. از همین رو، با توجه به قیمت بالای این نوع سرمته‌ها، شناخت و تحلیل مدل برهم‌کنش این نوع سرمته با سنگ حائز اهمیت فراوان است. تاکنون مدل‌های ریاضی زیادی برای تبیین برهم‌کنش سنگ و سرمته ارائه‌شده است که یکی از مهم‌ترین این مدل‌ها، مدل تحلیلی نیشیماتسو می‌باشد. تمامی مدل‌های موجود، برهم‌کنش سنگ و سرمته را در شرایط محیطی مدل‌سازی کرده‌اند؛ حال‌آنکه در حفاری واقعی، سنگ تحت تنش‌های برجای زمین نیز قرار دارد. ازاین‌رو میزان نیروی اعمالی توسط سرمته برای کندن سنگ بسیار متفاوت از شرایط محیطی خواهد بود. تلاش‌های بعدی برای توسعه مدل نیشیماتسو در شرایط حفاری، فرض کرده‌اند که سنگ در همان زاویه‌ای دچار شکست می‌شود که در شرایط محیطی می‌شکند؛ این در حالی است که با تغییر عمق و در نتیجه تغییر تنش‌های برجای وارده به سنگ، زاویه شکست متفاوت خواهد بود. در این مقاله، با حذف این فرض ساده شونده، مدل تحلیلی نیشیماتسو برای شکست سنگ، مبتنی بر شرایط واقعی حفاری توسعه داده‌شده و برای داده‌های یکی از میادین ایران، مورد کاوی شده است. نتایج نشان می‌دهد حذف این فرض ساده شونده منجر به کاهش خطای 15-20% در محاسبه زاویه شکست و نیروی لازم برای شکست می‌شود.

کلیدواژه‌ها