ارزیابی تاثیر شکست هیدرولیکی بر پتانسیل تولید ماسه در یک چاه نفتی با استفاده از روش المان مجزا

تولید ماسه از مخازن ماسه سنگی سست یکی از چالش های اساسی صنعت نفت است که منجر به فرسایش تجهیزات، کاهش بهره وری و افزایش هزینه های عملیاتی می شود. شکست هیدرولیکی، اگرچه عمدتا برای افزایش تراواپذیری و تحریک مخزن انجام می شود، می تواند پایداری دیواره چاه و پدیده تولید ماسه را تحت تاثیر قرار دهد. با این حال، درک کمی از چگونگی تاثیر مشخصات هندسی شکست هیدرولیکی (مانند تراکم و طول ترک ها) بر میزان تولید ماسه، به ویژه در مخازن با درجه سیمان شدگی متوسط، همچنان محدود است. در این پژوهش، یک مدل دوبعدی مبتنی بر روش المان مجزا (DEM) در نرم افزار PFC۲D توسعه داده شده است تا به صورت یکپارچه، فرآیند گسترش شکست هیدرولیکی و متعاقب آن تولید ماسه را در سه مقطع مختلف از یک چاه واقعی در میدان نفتی آزادگان شبیه سازی کند. مدل با استفاده از داده های آزمایشگاهی سه محوره کالیبره شد و خطای نسبی پیش بینی مقاومت فشاری تک محوره حدود ۵/۱۰ درصد حاصل گردید. پس از اعمال شرایط مرزی واقعی شامل تنش های برجا، فشار مخزن و فشار تولید، مدل برای سه مقطع با سابقه شکست متفاوت اجرا شد. نتایج کمی نشان داد که در مقطع ۱ با بیشترین تراکم و طول شکستگی (تعداد ترک و طول کل بیشتر)، میزان تولید ماسه تجمعی پس از دو روز به طور قابل توجهی کمتر از مقطع ۳ با کمترین شکستگی بود. یافته کلیدی حاکی از آن است که برخلاف تصور رایج در برخی مخازن سست، در شرایط ژئومکانیکی مورد مطالعه، وجود شکست هیدرولیکی گسترده و متراکم با کاهش تولید ماسه همراه است. این پدیده را می توان به تشکیل قوس های تنش پایدار در پشت نواحی شکسته نسبت داد که نیروی درگ سیال را خنثی کرده و از جدایش ذرات جلوگیری می کند. این رویکرد شبیه سازی یکپارچه، ابزاری توانمند برای بهینه سازی همزمان طراحی شکست هیدرولیکی و مدیریت تولید ماسه در اختیار مهندسان نفت قرار می دهد.

کلیدواژه ها:

تولید ماسه ، شکست هیدرولیکی ، چاه نفت ، رروش المان مجزا ، نرم افزار PFC۲D