شبیه سازی نیمه تحلیلی برهم کنش شیمیایی- فیزیکی شیل های حساس به آب

ناپایداری سازندهای شیلی، منشا اصلی بسیاری از مشکلات حفاری است که منجر به صرف هزینه های زیاد و اتلاف زمان می شود. پیش از حفاری، تنش های مکانیکی سازند، کمتر از مقاومت سنگ بوده و شرایط شیمیایی نیز در حال تعادل است. سنگ تحت این شرایط متعادل، در حالت پایدار قرار دارد. اما پس از عملیات حفاری، نیروهای برشی، کششی و تراکمی سنگ اطراف چاه، تغییر می نماید. فعل و انفعال های شیمیایی نیز در اثر تماس سازند شیلی با سیال حفاری رخ می دهد که خود دلیلی برای ناپایداری دیواره چاه می باشد. مکانیزم عمده ناپایداری سازند شیلی، انتقال فشار هیدرولیکی و همچنین پدیده اسمزی است. به تاخیرانداختن افزایش فشار منفذی در نزدیک دیواره چاه، امری ضروری است. این امر می تواند با افزایش خاصیت غشایی شیل از طریق افزودن نمک های مختلف و انسداد فیزیکی منافذ شیل با استفاده از انواع نانو ذرات و یا پلیمرها محقق گردد. برای جلوگیری و حل مشکلات ناشی از سازندهای شیلی، شناخت و بررسی ویژگی های سازند و همچنین تغییر و تحولات پدید آمده در اثر واکنش های متقابل سنگ و سیال، ضروری به نظر می آید. از این رو در این مقاله با به کارگیری تئوری پوروالاستیک شیمیایی خطی، معادلات میدانی حاکم بر مساله استخراج شده است. با توجه به اینکه معادلات انتشار به صورت کوپل کامل می باشند، با استفاده از روش های تحلیلی و عددی، این معادلات جداسازی و نهایتا حل شده اند. نتایج به دست آمده از این شبیه سازی نشان می دهد که مدل ارائه شده، می تواند تست انتقال فشار منفذی و رفتار سازند شیلی در مجاورت سیال حفاری را به خوبی شبیه سازی کند.