بررسی تغییر میدان تنش های کل در مخازن نفت و گاز در اثر برداشت به وسیله مدلسازی عددی

در اثر برداشت از مخازن نفت و گاز زیرزمینی فشار منفذی در مخزن کاهش یافته، و به تناسب آن تنش موثر افزایش می یابد.اگرچه تحکیم (Consolidation) تدریجی مخازن زیرزمینی و تراکم آنها در اثر استخراج می تواند سبب بهبود روند تولید(Compaction Drive) و تسهیل در خروج مواد هیدروکربوری گردد، می تواند مشکلاتی را نیز به همراه داشته باشد.اندازه گیری های میدانی در دو دهه گذشته حاکی از آن است که علاو ه بر تغییر تنش موثر در محدوده مخزن، تنش های کل(Total Stress Field) افقی و قائم نیز در داخل و اطراف مخزن می تواند تغییر کند. در اثر نشستی که سقف مخزن به دلیلوقوع پدیده تحکیم متحمل می شود، از پایداری این ناحیه کاسته شده و موجب "بازتوزیع تنش" (Stress Redistribution )در داخل و اطراف مخزن می گردد. علت رخداد بازتوزیع تنش به پدیده "قوس زدگی تنش" (Stress Arching) نسبت دادهمی شود. با کاهش پایداری سقف مخزن در اثر تراکم، این ناحیه ظرفیت سابق را برای تحمل وزن روباره (Over-burden )نخواهد داشت. از آنجا که توزیع تنش براساس سختی مصالح و نحوه اتکا ی پایدار لایه ها بر یکدیگر انجام می شود، با کاهشپایداری ناحیه سقف مخزن و تغییر نحوه اتکای مصالح در این محدوده بخشی از باری که پیشتر توسط سقف مخزن تحملمی شد به نواحی پایدارتری نظیر جوانب مخزن (Side-burden) منتقل می گردد. شناخت این تغییرات و لحاظ نمودن اثرآنها در جنبه های مختلف تولید و توسعه میادین نفت و گاز (Field Development) نقش مهمی دارد. هدف پژوهش حاضر،بررسی وقوع و چگونگی تغییر در تنش های کل افقی و قائم پیرامون مخازن نفت و گاز در اثر برداشت از آ نها به وسیلهشبیه سازی کاملا همبسته هیدرومکانیکی (HM) می باشد. در این تحقیق، جهت شبیه سازی روند استخراج سیال از مخزن وبه منظور لحاظ نمودن اثر عملیات تولید بر خصوصیات ژئومکانیکی سنگ مخزن در حال تخلیه (Depleting Zone) از مدلرفتاری الاستیک غیرخطی استفاده گردیده، سپس مقایسه ای میان میزان فرونشست سطحی و میزان تغییر در تنش های کلدر سنگ اطراف یک مخزن عریض و یک مخزن کم عرض، در دوره های زمانی مختلف تولید صورت گرفته است. مطالعاتانجام شده نشان می دهد که تغییرات در میدان تنش های کل قابل توجه بوده و لحاظ نمودن اثر آن در جنبه های مختلف تولیدو توسعه میادین ضروری می باشد.

کلیدواژه ها:

مخازن زیرزمینی ، تغییر تنش های کل ، بازتوزیع تنش ، قوسزدگی تنش ، شبیه سازی همبسته هیدرومکانیکی ، مدل رفتاری الاستیک غیرخطی