تعیین وزن بهینه گل برای حفاری چاه قائم در حضور شکستگی ها: مطالعه موردی چاه SIE-۰۴ در میدان نفتی سیری

ارزیابی پایداری چاه در مرحله اول به منظور تعیین پنجره ایمن وزن گل حفاری است. تعیین حد پایین فشار گل حفاری به منظور جلوگیری از وقوع شکست برشی در دیواره چاه و حد بالای فشار گل به منظور جلوگیری از وقوع شکست کششی ( شکست هیدرولیکی)، بر اساس گرادیان شکست برشی (SFG) و گرادیان شکستگی (FG) انجام می شود. در این مقاله به منظور بررسی اثر حضور شکستگی ها در مکانیسم های شکست چاه و تعیین پنجره ایمن گل حفاری، روابط تحلیلی و مدل سازی عددی به روش المان مجزا ارائه شده است. برای این منظور از معیار موهر کولمب – جیگر به منظور بررسی شکست برشی با در نظر گرفتن اثر حضور ناپیوستگی ها در مجاورت دیواره چاه استفاده شده است. نتایج حاصل از این بررسی نشان داد که در بازه های مشخصی از (β) که معرف نحوه جهت گیری ناپیوستگی در مقایسه با امتداد تنش افقی بیشینه است، حضور شکستگی ها اثری بر مقاومت نهایی توده سنگ نخواهد داشت. همچنین برخلاف این تصور که شکست برشی در امتداد تنش افقی کمینه رخ می دهد (در این مقاله منظور برای حالتی است که θ=۰)، در حالتی که اثر حضور ناپیوستگی ها در نظر گرفته شود، بیشترین فشار گل موردنیاز به منظور جلوگیری از شکست و لغزش در امتداد چاه در زاویه (β=۴۵+ϕ_w/۲=۵۲.۲۵) و(θ=۸۴.۲۵) است. همچنین در بازه ی (۱۷.۵≤θ≤۴۶.۵) شکستگی ها اثر در مقاومت نهایی شکست نخواهند داشت. فشار گل عملیاتی برای چاه موردنظر بر اساس گزارش های حفاری شرکت نفت فلات قاره ( Mpa) است. بر اساس روابط تحلیلی این فشار ( Mpa) تعیین شده است. نتایج حاصل از مدل سازی عددی به روش المان مجزا نشان داد که گسترش زون شکست پلاستیک، بیشترین جابجایی دیواره، لغزش در امتداد شکستگی ها و شکست های کششی در دو فشار تعیین شده تقریبا مشابه است. در حالتی که نسبت تنش افقی بیشینه به کمینه برابر با (σ_H/σ_h =۱.۶۵) در نظر گرفته شود، لغزش در امتداد شکستگی ها و گسترش شکستگی ها (زون شکست پلاستیک) در مجاورت چاه بیشتر است.

کلیدواژه ها:

Wellbore stability analysis ، fracture ، Safe mud weight window ، Fracture gradient ، Shear failure gradient Double ، Distinct Element Method