تحلیل پایداری چاه با استفاده از منحنی اندرکنش زمین و معیار مور-کولمب

امروزه با افزایش نیاز بشر به تامین انرژی و مشتقات نفتی، استخراج این ماده روز به روز در حال افزایش است. با این وجود مخازنی که از نظر عملیات حفاری و پایداری چاه پیچیدگی و مشکلات اندکی داشتند، درحال اتمام هستند. مهندسان برای پاسخ به این نیاز باید به استخراج منابعی که دارای پیچیدگی و مشکلات بیشتری در حفاری و پایداری نسبت به قبل هستند بپردازند. لذا مبحث پایداری چاه، وزن بهینه و پنجره ایمن سیال حفاری بیش از پیش مورد اهمیت قرار می گیرد. در این پژوهش با تعمیم و اصلاح منحنی اندرکنش زمین که یکی از مهم ترین روش ها در تحلیل پایداری فضاهای زیرزمینی است، به تحلیل پایداری چاه و انتخاب پنجره گل سیال حفاری با استفاده از روش تحلیلی و عددی پرداخته می شود. در ابتدا منحنی اندرکنش زمین برای پنج تونل دایر ه ای شکل در میدان تنش های هیدرواستاتیک و ناهمسانگرد رسم شده و تاثیر پارامترهایی همچون فشار منفذی، نسبت های مختلف تنش های افقی به قائم و شعاع حفره روی منحنی اندرکنش زمین برسی می شود. مشخص شد تغییرات این پارامترها با میزان همگرایی دیواره حفره رابطه مستقیم داشته و با افزایش آن ها میزان همگرایی دیواره حفره افزایش می یابد. سپس با استفاده از روابط تحلیلی مور-کلمب و روش منحنی اندرکنش زمین در مدلسازی عددی تفاضل محدود، حدود پنجره ایمن سیال حفاری محاسبه گردید. طبق نتایج بدست آمده در روش عددی با استفاده از منحنی اندرکنش زمین حد پایین و بالای فشار سیال حفاری به ترتیب کمتر و بیشتر از حد پایین و بالای فشار سیال حفاری با استفاده از روش تحلیلی مور-کلمب بوده و روش عددی مبتنی بر منحنی اندرکنش زمین پنجره ایمن بزرگتری نسبت به روش تحلیلی مور-کلمب ارائه می دهد. پنجره ایمن گل حفاری بزرگتر، امکان عملکرد بهتری برای گروه حفار فراهم می آورد تا با هزینه کمتر و حتی تعداد لوله جداری کمتر چاه حفاری شده و هزینه نهایی حفاری کاهش یابد.

کلیدواژه ها:

ناپایداری چاه ، منحنی اندرکنش زمین ، پنجره گل ، معیار گسیختگی