مدل‌سازی عددی تأثیر پارامترهای ژئومکانیکی سازندهای نمکی بر گسیختگی لوله‌ جداری چاه‌های نفتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 تونل و فضاهای زیرزمینی، دانشکده معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

امروزه استفاده از روش‌های عددی در برآوردهای مهندسی با وجود تمام محدودیت‌ها و پیچیدگی‌های این روش به دلیل ارائه پاسخ‌های کلی و سریع از شرایط مسئله مورد توجه قرار گرفته است. همچنین نیاز به پیش‌بینی رفتار بلند مدت یک سازه با در نظر گرفتن شرایط مختلف حاکم بر مسئله، استفاده از روش‌های عددی را ضرورت بخشیده است. رفتار خزشی نمک به عنوان یک رفتار وابسته به زمان همواره باعث بروز مشکلاتی همچون برش و مچالگی لوله‌های جداری چاه‌های نفتی شده است. با توجه به نقش سازندهای نمکی میادین نفتی در ایجاد تله‌های نفتی، بررسی رفتار بلند مدت این سازندها و میزان تأثیر جریان یافتگی ناشی از رفتار خزشی آن بر پایداری چاه از اهمیت بالایی برخوردار است. علاوه بر زمان، عوامل ژئومکانیکی متعدد در رفتار خزشی سازندهای نمکی تأثیرگذارند. در این پژوهش، با استفاده از نرم افزار تفاضل محدود FLAC3D مدل‌سازی عددی تأثیر پارامترهای ضخامت لایه نمک، شرایط توزیع تنش برجا و خصوصیات مقاومتی سنگ نمک پیرامون یک چاه نفتی واقع در میدان نفتی کوپال بر روی مچالگی و برش لوله جداری انجام شده است بر اساس نتایج آزمون آزمایشگاهی خزش تک محوری انجام شده بر روی یک نمونه نمک برداشت شده از این میدان مدل رفتاری خزش برگر برای مدل‌سازی سازند نمکی استفاده شده است. بر اساس نتایج، در میان پارامترهای ژئومکانیکی مطالعه شده، شرایط توزیع تنش برجا سهم عمده‌ای در شدت رفتار خزشی سازند نمکی داشته است. تأثیر ضخامت لایه نمک در میزان آسیب وارد بر لوله ناچیز است. همچنین مطالعه رفتار نمک با مدول الاستیک مختلف این پارامتر را به عنوان عاملی مهم در بروز گسیختگی لوله‌های جداری معرفی کرده است. همچنین بخش‌هایی از لوله جداری که در مجاورت فصل مشترک لایه نمکی با لایه‌های دیگر قرار دارد به عنوان یک محدوده مستعد بروز آسیب تعیین شده است.

کلیدواژه‌ها


Amirshirzad, B. (2008). Numerical investigation of casing stability affected by creep behavior of salt formations in Maroon oilfield by using FLAC2D. Master's thesis, Shahid Bahonar University, Kerman.
Bérest, P., Béraud, J. F., Gharbi, H., Brouard, B., & DeVries, K. (2015). A very slow creep test on an Avery Island salt sample. Rock Mechanics and Rock Engineering, 48(6), 2591-2602.
Carter, N. L., Horseman, S. T., Russell, J. E., and Handin, J. (1993). Rheology of rocksalt. Journal of Structural Geology, 15(9-10), 1257-1271. [doi:10.1016/0191-8141(93)90168-A].
Ghodosiborujeni, F. (2015). Numerical investigation of casing convergence under external force. Master's thesis, Shahid Bahonar University, Kerman.
Gunther, R. M., Salzer, K., Popp, T., Ludeling, C. (2015). Steady-State Creep of Rock Salt: Improved Approaches for Lab Determination and Modelling. Rock Mech Rock Eng, DOI :10.1007/s00603-015-0839-2
Hampel, A., Günther, R. M., Salzer, K., Minkley, W., Pudewills, A., Yildirim, S., ... & Herchen, K. (2015, May). Joint Project III on the comparison of constitutive models for the thermo-mechanical behavior of rock salt I–Overview and results from model calculations of healing of rock salt. In Proceedings Conference on Mechanical Behavior of Salt, Saltmech VIII, South Dakota School of Mines and Technology, USA.
Lao, K., Bruno, M. S., & Serajian, V. (2002,April). Analysis of salt creep and well casing damage in high pressure and high temperature environments. In Offshore Technology Conference. Offshore Technology Conference.
Macini, P., Mesini, E., Salomoni, V. A., & Schrefler, B. A. (2006). Casing influence while measuring in situ reservoir compaction. Journal of Petroleum Science and Engineering, 50(1), 40-54.
Mirali, M., Hosseini, M. (2015). Numerical modeling of oil well behavior in the Salt formation (Case Study: One of the Wells of Kupala Oilfield”. Petroleum research, 1396-1:92.
Mohebbi, R. (2012). Investigating the stability of salt wells and its modeling using numerical methods in one of the oil fields. Master's thesis, Shahid Bahonar University, Kerman.
Rahimi, Sh., Hosseini, M. (2009). Experimantal investigation of Triaxial creep behavior of hollow cylindrical salt rock”, Journal of Iranian Association of Engineering Geology, 1393-7, 2-1, p 71-82.
Wang, H., & Samuel, R. (2016). 3D Geomechanical Modeling of Salt-Creep Behavior on Wellbore Casing for Presalt Reservoirs”, SPE Drilling & Completion.
Yang, C. H., Daemen, J. J. K., and Yin, J. H. (1999). Experimental investigation of creep behavior of salt rock. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 36(2), 233-242. [doi:10.1016/ S0148-9062(98)00187-9].
Zareiyanjahromi, A. (2006)). Analysis of casing collapse due to creep behavior of salt rock in salt caverns”, Master's thesis, Shahid Bahonar University, Kerman.
Zhang, Y., Xu, W.-y., Shao, J.-f., Zhao, H.-b., Wang, W. (2015). Experimental investigation of creep behavior of clastic rock in Xiangjiaba Hydropower Project, Water Science and Engineering, doi: 10.1016/j.wse.2015.