ارزیابی عددی اثرات سرعت های بالای جریان در نسبت بهره دهی و ماسه دهی چاه

قانون دارسی به عنوان یک رابطه ی خطی بین سرعت جریان سیال در محیط متخلخل و گرادیان هد پیزومتری، تنها برای رژیم های جریان با عدد رینولدز پایین معتبر است. تحت ساعت های بالاتر جریان، افت هد ناشی از اثرات اینرسی منجر به انحراف از رابطه ی دارسی می شود. در چنین می توان به جای معادله ی خطی دارسی از رابطه ی فورشهایمر استفاده کرد. علی رغم وجود گزارش هایی مبنی بر انحراف از رابطه دارسی، فرض رایج در طراحی و استحصال چاه های نفتی، برقراری قانون دارسی بوده و عمدتا از اثرات غیرخطی جریان صرف نظر می شود. افت هد ناشی از اثرات سرعت های بالا ضمن کاهش بهره دهی چاه می تواند موجب افزایش نیروهای هیدرودینامیکی وارده به مصالح دیواره ی حفرات تولید (گمانه چاه یا تونل مشبک کاری) نیز شده و پاسخ ماسه دهی چاه را دچار تغییر نماید. در این مقاله برای حالت های متنوعی از یک چاه مشبک کاری شده، اثرات سرعت های بالاتر جریان در تغییر نسبت بهره دهی چاه و همچنین حداکثر نیروی هیدرودینامیکی وارده بر مصالح دیواره تونل مشبک کاری به کمک شبیه سازی عددی مورد ارزیابی قرار گرفته است. بر اساس نتایج، مشاهده می شود که در محدوده ی پارامترهای بررسی شده بدون لحاظ کردن اثرات سرعت های بالا، نسبت بهره دهی چاه نهایتا می تواند 17 درصد بیشتر از مقدار واقعی تخمین زده شود. البته این میزان اختلاف در حالت های خاصی با طول کم تونل مشبک کاری، رخ می دهد. از طرف دیگر حداکثر نیروی وارده به المان های دیواره تونل مشبک کاری نیز می تواند تا حدود 40 درصد کمتر برآورد شود. به این ترتیب اثرات سرعت های بالاتر جریان ضمن کاهش نسبت بهره دهی چاه، منجر به افزایش نیروهای ناشی از تراوش شده و می تواند پایداری چاه را دچار مشکل نماید.

کلیدواژه ها:

معادله فورشهایمر ، جریان در محیط متخلخل ، نسبت بهره دهی چاه ، ماسه دهی ، روش اجزای محدود