مطالعه اثر نرخ تنش‌هاي برجا بر پايداري چاه قائم با استفاده از روش المان مجزا شبكه شكستگي‌هاي مجزا: مطالعه موردي يكي از چاه‌هاي خليج‌فارس

ناپايداري چاه و هرزروي سيال حفاري در سازندهاي داراي شكستگي يكي از مسائل عمده در حفاري‌هاي عميق است. بررسي اثر حضور شكستگي‌ها بر مكانيزم‌هاي ناپايداري چاه و هرزروي سيال حفاري اهميت ويژه‌اي در تعيين يك الگوي حفاري كارآمد دارد. در اين مقاله به منظور ارزيابي پايداري چاه قائم و همچنين بررسي هرزروي سيال حفاري، شبيه‌سازي سه‌بعدي يك چاه در يكي از ميدان‌هاي نفتي خليج ‌فارس ارائه شده است. شبيه‌سازي شرايط هيدرومكانيكي اين چاه و پياده‌سازي شكستگي‌هاي منطقه به ترتيب با استفاده از روش المان مجزا و شبكه شكستگي‌هاي مجزا انجام ‌شده است. به ‌منظور اعتبارسنجي مدل ارزيابي پايداري، از معيار بيشترين جابجايي مجاز، ميانگين شعاع زون شكست پلاستيك و لاگ كاليپر، استفاده ‌شده است. ارزيابي پايداري اوليه مدل نشان داد كه در عمق منتسب به سازند كژدمي، چاه در يك وضعيت ناپايدار قرار دارد. به ‌منظور بررسي مكانيزم‌هاي هيدرومكانيكي چاه در سازند داراي شكستگي، تزريق سيال حفاري با گرانروي 1.08 سانتي‌پوآز و نرخ 25 بشكه بر ساعت انجام شد. لغزش در امتداد شكستگي‌ها، جابجايي برشي و حجم سيال هرزروي به ‌عنوان پارامترهاي موردبررسي تعيين‌شده است. اثر نسبت تنش‌هاي برجا ( ) بر وضعيت پايداري و هرزروي سيال حفاري در امتداد شكستگي‌ها براي شش سناريو متفاوت بررسي شد. با افزايش نسبت تنش‌هاي برجا و در حالت ناهمسانگرد (2 =)، جابجايي برشي و لغزش در امتداد ناپيوستگي افزايش يافت. در اين حالت براي نرخ تزريق سيال حفاري 25 بشكه بر ساعت، فشار سيال در امتداد شكستگي‌ها كاهش پيدا مي‌كند. بررسي پارامتري مدل براي پنج نرخ تزريق متفاوت از 5 تا 25 بشكه بر ساعت نشان داد كه براي نسبت تنش‌هاي (1.06 =)، گسترش سيال در محدوده شكستگي‌ها بيشتر خواهد شد. همچنين شكست‌هاي كششي و جابجايي برشي در نرخ‌هاي تزريق پايين، كاهش يافت. براي نرخ تزريق 5 بشكه بر ساعت، فشار سيال در امتداد شكستگي در مقايسه با ساير نرخ‌هاي تزريق، بيشتر خواهد بود. اين مسئله بر اساس كاهش جابجايي برشي در نرخ‌هاي تزريق سيال پايين‌تر و گسترش كمتر سيال در فضاي بين شكستگي‌ها است.