مطالعه اثر نرخ تنش های برجا بر پایداری چاه قائم با استفاده از روش المان مجزا- شبکه شکستگی های مجزا: مطالعه موردی یکی از چاه های خلیج فارس

ناپایداری چاه و هرزروی سیال حفاری در سازندهای دارای شکستگی یکی از مسایل عمده در حفاری های عمیق است. بررسی اثر حضور شکستگی ها بر مکانیزم های ناپایداری چاه و هرزروی سیال حفاری اهمیت ویژه ای در تعیین یک الگوی حفاری کارآمد دارد. در این مقاله به منظور ارزیابی پایداری چاه قایم و همچنین بررسی هرزروی سیال حفاری، شبیه سازی سه بعدی یک چاه در یکی از میدان های نفتی خلیج فارس ارایه شده است. شبیه سازی شرایط هیدرومکانیکی این چاه و پیاده سازی شکستگی های منطقه به ترتیب با استفاده از روش المان مجزا و شبکه شکستگی های مجزا انجام شده است. به منظور اعتبارسنجی مدل ارزیابی پایداری، از معیار بیشترین جابجایی مجاز، میانگین شعاع زون شکست پلاستیک و لاگ کالیپر، استفاده شده است. ارزیابی پایداری اولیه مدل نشان داد که در عمق منتسب به سازند کژدمی، چاه در یک وضعیت ناپایدار قرار دارد. به منظور بررسی مکانیزم های هیدرومکانیکی چاه در سازند دارای شکستگی، تزریق سیال حفاری با گرانروی 08/1 سانتی پوآز و نرخ 25 بشکه بر ساعت انجام شد. لغزش در امتداد شکستگی ها، جابجایی برشی و حجم سیال هرزروی به عنوان پارامترهای موردبررسی تعیین شده است. اثر نسبت تنش های برجا () بر وضعیت پایداری و هرزروی سیال حفاری در امتداد شکستگی ها برای شش سناریو متفاوت بررسی شد. با افزایش نسبت تنش های برجا و در حالت ناهمسانگرد (2 =)، جابجایی برشی و لغزش در امتداد ناپیوستگی افزایش یافت. در این حالت برای نرخ تزریق سیال حفاری 25 بشکه بر ساعت، فشار سیال در امتداد شکستگی ها کاهش پیدا می کند. بررسی پارامتری مدل برای پنج نرخ تزریق متفاوت از 5 تا 25 بشکه بر ساعت نشان داد که برای نسبت تنش های (06/1 =)، گسترش سیال در محدوده شکستگی ها بیشتر خواهد شد. همچنین شکست های کششی و جابجایی برشی در نرخ های تزریق پایین، کاهش یافت. برای نرخ تزریق 5 بشکه بر ساعت، فشار سیال در امتداد شکستگی در مقایسه با سایر نرخ های تزریق، بیشتر خواهد بود. این مسئله بر اساس کاهش جابجایی برشی در نرخ های تزریق سیال پایین تر و گسترش کمتر سیال در فضای بین شکستگی ها است.