مدل‌سازي رفتار ژيومكانيكي ناپيوستگي‌هاي موجود در پوش‌سنگ مخازن نفتي طي فرآيند تزريق گاز

Geomechanical Behavior Modeling of Discontinuities in Oil Reservoir Cap Rock during Gas Injection-

مجموعه مخزن-پوش‌سنگ اغلب ناهمساني‌ها و نقاط ضعفي از جمله ناپيوستگي‌ها، نواحي خردشده و گسل‌ها دارند. تزريق گاز در مخزن كه عمدتاً با هدف افزايش بهره‌برداري انجام مي‌شود ممكن است از طريق تغيير فشار منفذي سبب تغيير در ميدان تنش‌برجا، فعال‌شدن مجدد ناپيوستگي‌ها، ايجاد ناپيوستگي‌هاي جديد، وقوع رخدادهاي لرزه‌اي القايي و كاهش ظرفيت تراوايي پوش‌سنگ گردد. از اين‌رو شناخت ويژگي‌هاي زمين‌شناسانه و ناپيوستگي‌هاي موجود در مجموعه مخزن-پوش‌سنگ در تعيين بازه ايمن فشار سيال تزريقي و محل تزريق، از اهميت ويژه‌اي برخودار است. به‌طور كلي تحليل و بررسي مسايل و مخاطرات مرتبط با تزريق گاز از ديدگاه ژيومكانيكي شامل دو مرحله عمده است؛ نخست تحليل ميزان تغييرات تنش‌در اثر تزريق گاز و دوم تحليل رفتار شاخص‌هاي زمين‌شناسي (لايه‌هاي سنگ مخزن و پوش‌سنگ، شكستگي، گسل‌ها و غيره) در اثر تنش القا شده. در مجموع براي تحليل و مدل‌سازي اين مراحل توسط پژوهش‌گران سه رويكرد متفاوت ارايه شده كه شامل روش‌هاي عددي، روش‌هاي نيمه‌تحليلي و روش‌هاي تحليلي است. اگرچه براي تخمين تغييرات تنش در حالت كلي مي‌توان از روش‌هاي تحليلي استفاده كرد اما براي بررسي جزييات بيشتر تغييرات ناهمسان تنش‌هاي القايي در داخل و اطراف محدوده تزريق، بررسي ژيومكانيكي عددي مناسب‌تر است. در اين مطالعه در ابتدا اثر افزايش فشار منفذي ناشي از تزريق بر ناپايداري ناپيوستگي‌هاي موجود و امكان فعاليت مجدد آنها در محيط مخزن-پوش‌سنگ تشريح شده و در ادامه مراحل مدل‌سازي رفتار ژيومكانيكي در ارتباط با فرآيند تزريق براي محيط مخزن-پوش‌سنگ همراه با ناپيوستگي‌هاي موجود تشريح شده است.

Generally The Cap Rock-Reservoir Which Are Set Has Heterogeneities Such As Discontinuities, Fractured Zones, Faults And Weak Points. Gas Injection Treatment Which Is Carried Out To Increase The Hydrocarbon Production, Along With Variation In Pore Pressure, Can Cause Changes In In-Situ Stress Field, Fault Reactivation, New Discontinuities Creation, Induced Seismic Events And Reduction Of Sealing Capacity Of The Cap Rock. Hence, Recognizing The Geological Properties And Preexisting Discontinuities In Cap Rock-Reservoir Set Is So Vital. Generally, From The Gemechanical Point Of View, Investigating The Challenges Of Gas Injection Consists Of Two Stages: First Analyzing The Perturbation Of Induced Stress Due To The Gas Injection And Second Analyzing The Behavior Of The Geological Features (Reservoir Rocks And Cap Rock, Fractures, Faults And Etc.) Concerning the Induced Stresses. There Are Three Different Ways To Assess And Model Those Stages That Consist Numerical Method, Semi Analytical And Analytical Which Are Proposed By Several Researchers. Although The Analytical Techniques Can Be Used To Estimate Overall Stress Changes, Geomechanical Numerical Simulation Is Widely Used For A Detailed Evaluartions Of Heterogeneous Stress Changes, Within And Around The Injection Zone. In This Study, First The Effects Of Pore Pressure Increasment Due To The Gas Injection On The Stability Of The Pre-Exisiting Discontinuities And The Possibility Of The Fault Reactivation In Cap Rock-Reservoir Set, Is Entirely Described. Finally The Steps Of Geomechanical Behavior Simulation Of Cap Rock-Reservoir Set With Discontinuities Are Completely Explained