تعیین وزن بهینه گل برای حفاری چاه قائم در حضور شکستگی‌ها: مطالعه موردی چاه SIE-04 در میدان نفتی سیری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 معدن، مکانیک سنگ، صنعتی امیر کبیر، تهران، ایران

2 دکتری ژئومکانیک، دانشگاه ارومیه

3 اداره زمین شناسی، شرکت نفت فلات قاره، تهران، ایران

10.22107/jpg.2019.199176.1103

چکیده

ارزیابی پایداری چاه در مرحله اول به‌منظور تعیین پنجره ایمن وزن گل حفاری است. تعیین حد پایین فشار گل حفاری به‌منظور جلوگیری از وقوع شکست برشی در دیواره چاه و حد بالای فشار گل به‌منظور جلوگیری از وقوع شکست کششی ( شکست هیدرولیکی)، بر اساس گرادیان شکست برشی (SFG) و گرادیان شکستگی (FG) انجام می‌شود. در این مقاله به‌منظور بررسی اثر حضور شکستگی‌ها در مکانیسم‌های شکست چاه و تعیین پنجره ایمن گل حفاری، روابط تحلیلی و مدل‌سازی عددی به روش المان‌مجزا ارائه‌شده است. برای این منظور از معیار موهر کولمب – جیگر به‌منظور بررسی شکست برشی با در نظر گرفتن اثر حضور ناپیوستگی‌ها در مجاورت دیواره چاه استفاده‌شده است. نتایج حاصل از این بررسی نشان داد که در بازه‌های مشخصی از (β) که معرف نحوه جهت‌گیری ناپیوستگی در مقایسه با امتداد تنش افقی بیشینه است، حضور شکستگی‌ها اثری بر مقاومت نهایی توده سنگ نخواهد داشت. همچنین برخلاف این تصور که شکست برشی در امتداد تنش افقی کمینه رخ می‌دهد (در این مقاله منظور برای حالتی است که θ=0)، در حالتی که اثر حضور ناپیوستگی‌ها در نظر گرفته شود، بیشترین فشار گل موردنیاز به‌منظور جلوگیری از شکست و لغزش در امتداد چاه در زاویه (β=45+ϕ_w/2=52.25) و(θ=84.25) است. همچنین در بازه‌ی (17.5≤θ≤46.5) شکستگی‌ها اثر در مقاومت نهایی شکست نخواهند داشت. فشار گل عملیاتی برای چاه موردنظر بر اساس گزارش‌های حفاری شرکت نفت فلات قاره ( Mpa) است. بر اساس روابط تحلیلی این فشار ( Mpa) تعیین‌شده است. نتایج حاصل از مدل‌سازی عددی به روش المان‌مجزا نشان داد که گسترش زون شکست پلاستیک، بیشترین جابجایی دیواره، لغزش در امتداد شکستگی‌ها و شکست‌های کششی در دو فشار تعیین‌شده تقریباً مشابه است. در حالتی که نسبت تنش افقی بیشینه به کمینه برابر با (σ_H/σ_h =1.65) در نظر گرفته شود، لغزش در امتداد شکستگی‌ها و گسترش شکستگی‌ها (زون شکست پلاستیک) در مجاورت چاه بیشتر است.

کلیدواژه‌ها