تحلیل المان محدود برای بررسی احتمال موفقیت تکنولوژی قفس تنش نسبت به رژیم تنش های برجا در کنترل هرزروی سیال حفاری

هرزروی سیال حفاری به درون سازندهای تحت الارضی، در مناطق با نفوذپذیری بالا، سازندهای دارای شکستگی های طبیعی، و سازندهای ضعیف یکی از مشکلات رایج در عملیات حفاری چاه های نفت و گاز است. برخی تحقیقات نشان می دهد که حدود ۲۰ درصد از زمان های غیر بهره ده در حین عملیات حفاری به دلیل مشکل هرزروی سیال حفاری است. به طورکلی روش های درمانی و پیشگیرانه، دو رویکرد اصلی مقابله با مشکل هرزروی سیال حفاری هستند. یکی از روش های پیشگیری از هرزروی سیال حفاری به کارگیری روش قفس تنش به منظور افزایش فشار شکست سازندهای اطراف چاه می باشد. عوامل متعددی از جمله پارامترهای مکانیکی سنگ، ویژگی های مواد پل زننده، رژیم تنش ها و ویژگی سیالات حفاری در میزان اثربخشی این تکنولوژی موثر است. در این پژوهش تاثیر نسبت رژیم تنش های افقی بر میزان اثربخشی تکنولوژی قفس تنش بررسی شده است. بدین منظور ابتدا مدل سه بعدی چاه و با در نظر گرفتن رفتار الاستیک سنگ ارائه شده و سپس تغییرات تنش مماسی در دو حالت پیش از ایجاد شکاف و پس از پل زدن شکاف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که بر مبنای داده های مورد استفاده، استفاده از این تکنولوژی باعث افزایش میانگین تنش مماسی به میزان ۳۶۱۸ پام در دیواره چاه و در نتیجه افزایش فشار شکست سازند شد. این امر در سازندهای سست از ایجاد شکستگی های القائی و هرزروی سیال حفاری جلوگیری می کند. همچنین حداکثر تنش مماسی در موقعیت پل زدن ۰.۵ اینچی از دهانه شکاف مشاهده شد. از سوی دیگر نتایج نشان داد که اثربخشی قفس تنش به نسبت تنش های افقی برجا وابسته است. بر مبنای نتایج مدل عددی، در نسبت های تنش افقی کمینه به بیشینه بیشتر از ۰.۷۱۵، کاربرد تکنولوژی قفس تنش منجر به افزایش تنش مماسی می شود.

کلیدواژه ها:

هرزروی سیال حفاری ، زمان های غیر بهره ده ، روش های پیشگیری ، تکنولوژی قفس تنش ، روش های درمانی