بررسی عددی تغییر میدان تنش های کل در مخازن نفت تحت اثر فرآیند استخراج، با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی برای سنگ مخزن

در اثر برداشت از مخازن نفت و گاز زیرزمینی فشار منفذی در مخزن کاهش یافته، و به تناسب آن تنش موثر افزایش می یابد. اندازه گیری های میدانی در دو دهه گذشته حاکی از آن است که علاوه بر تغییر تنش موثر در محدوده مخزن، میدان تنش های کل (Total Stress Field) نیز در داخل و اطراف مخزن می تواند تغییر کند. در اثر نشستی که سقف مخزن به دلیل وقوع تحکیم متحمل می شود، از پایداری این ناحیه کاسته شده و با کاهش پایداری سقف مخزن در اثر تراکم، این ناحیه ظرفیت سابق را برای تحمل وزن روباره (Over-burden) نخواهد داشت. این پدیده موجب "بازتوزیع تنش" (Stress Redistribution) در داخل و اطراف مخزن می گردد. علت رخداد بازتوزیع تنش به پدیده "قوس زدگی تنش" (Stress Arching) نسبت داده می شود. با کاهش پایداری ناحیه سقف مخزن، بخشی از باری که پیشتر توسط سقف مخزن تحمل می شد به نواحی پایدارتری نظیر جوانب مخزن (Side-burden) منتقل می گردد. هدف پژوهش حاضر، بررسی وقوع و چگونگی تغییر در تنش های کل افقی و قائم پیرامون مخازن نفت و گاز در اثر برداشت به وسیله شبیه سازی کاملا همبسته هیدرومکانیکی (HM) می باشد. در این تحقیق، جهت شبیه سازی بهتر روند استخراج سیال از مخزن و به منظور لحاظ نمودن اثر عملیات تولید بر خصوصیات ژئومکانیکی سنگ مخزن در حال تخلیه (Depleting Zone) از مدل رفتاری الاستیک غیرخطی استفاده گردیده است. در بخش نخست این پژوهش، مقایسه ای میان مقدار تنش های کل در اطراف سه مخزن متفاوت از نظر پهنا، در دوره های زمانی مختلف تولید صورت گرفته است. در بخش دوم، اثر اختلاف میان سختی اولیه سنگ مخزن و سنگ پیرامون آن بر شدت اثر پدیده قوس زدگی تنش به وسیله در نظر گرفتن سه نسبت سختی متفاوت، مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعات انجام شده نشان می دهند که تغییرات در میدان تنش های کل قابل توجه بوده و لحاظ نمودن اثر آن در جنبه های مختلف تولید و توسعه میادین (Field Development) ضروری می باشد.

Keywords:

تغییر تنش های کل , بازتوزیع تنش , قوس زدگی تنش , شبیه سازی همبسته هیدرومکانیکی , رفتار الاستیک غیرخطی