تحليل المان محدود براي بررسي احتمال موفقيت تكنولوژي قفس تنش نسبت به رژيم تنش‌هاي برجا در كنترل هرزروي سيال حفاري

هرزروي سيال حفاري به درون سازندهاي تحت الارضي، در مناطق با نفوذپذيري بالا، سازندهاي داراي شكستگي‌هاي طبيعي، و سازندهاي ضعيف يكي از مشكلات رايج در عمليات حفاري چاه‌هاي نفت و گاز است. برخي تحقيقات نشان مي‌دهد كه حدود ۲۰ درصد از زمان‌هاي غير بهره‌ده در حين عمليات حفاري به دليل مشكل هرزروي سيال حفاري است. به‌طوركلي روش‌هاي درماني و پيشگيرانه، دو رويكرد اصلي مقابله با مشكل هرزروي سيال حفاري هستند. يكي از روش‌هاي پيشگيري از هرزروي سيال حفاري به كارگيري روش قفس تنش به منظور افزايش فشار شكست سازندهاي اطراف چاه مي‌باشد. عوامل متعددي از جمله پارامترهاي مكانيكي سنگ، ويژگي‌هاي مواد پل زننده، رژيم تنش‌ها و ويژگي سيالات حفاري در ميزان اثربخشي اين تكنولوژي موثر است. در اين پژوهش تاثير نسبت رژيم تنش‌هاي افقي بر ميزان اثربخشي تكنولوژي قفس تنش بررسي شده است. بدين منظور ابتدا مدل سه‌بعدي چاه و با در نظر گرفتن رفتار الاستيك سنگ ارائه شده و سپس تغييرات تنش مماسي در دو حالت پيش از ايجاد شكاف و پس از پل زدن شكاف مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان داد كه بر مبناي داده‌هاي مورد استفاده، استفاده از اين تكنولوژي باعث افزايش ميانگين تنش مماسي به ميزان 3618 پام در ديواره چاه و در نتيجه افزايش فشار شكست سازند شد. اين امر در سازندهاي سست از ايجاد شكستگي هاي القائي و هرزروي سيال حفاري جلوگيري مي‌كند. همچنين حداكثر تنش مماسي در موقعيت پل زدن 0.5 اينچي از دهانه شكاف مشاهده شد. از سوي ديگر نتايج نشان داد كه اثربخشي قفس تنش به نسبت تنش‌هاي افقي برجا وابسته است. بر مبناي نتايج مدل عددي، در نسبت‌هاي تنش افقي كمينه به بيشينه بيشتر از 0.715، كاربرد تكنولوژي قفس تنش منجر به افزايش تنش مماسي مي‌شود.