تحلیل پایداری دیواره چاه حین حفاری با استفاده از شبیه سازی عددی

ناپایداری چاه در زمان حفاری یکی از اساسی ترین مسائلی است که صنعت نفت و گاز به طور متداول با آن مواجه است و این موضوع سالیانه هزینه بسیار زیادی را به شرکت های نفتی تحمیل می سازد به طوری که 10 % تا 15 % از هزینه های حفاری یک چاه صرف عملیات غلبه بر ناپایداری چاه و همچنین به طور میانگین 30 % از زمان حفر یک چاه در پایدارسازی آن صرف می گردد. در اثر حفر چاه، تعادل موجود در ساختار محیط اطراف چاه به هم ریخته و سبب ایجاد تمرکز تنش بر روی دیواره چاه و اطراف آن می شود. این تمرکز تنش به وجود آمده در صورتی که از مقاومت سنگ سازند تجاوز کند می تواند باعث ایجاد شکست سنگ شود و درنتیجه مسائل ناپایداری دیواره چاه را به وجود آورد. لذا حفظ پایداری چاه یکی از موارد مهم در هنگام حفاری به صورت فراتعادلی یا فروتعادلی می باشد. در این مقاله در ابتدا پایداری دیواره یک چاه واقع در یکی از میدان های جنوب غرب ایران توسط روش تفاضل محدود شبیه سازی می شود. پس از آن پارامترهای ژئومکانیکی موثر در پایداری دیواره چاه مطالعه می گردد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که با افزایش ضریب پواسون، مدول یانگ، مدول برشی، مدول بالک، مقاومت تراکمی تک محوری، نسبت زمان عبور امواج صوتی برشی به طولی و کاهش ضریب بایوت، میزان ناحیه پلاستیک ایجاد شده در اطراف چاه افزایش می یابد. درنظر گرفتن این چنین پارامترهایی در انجام عملیات حفاری به صورت بهینه نقش مهمی را ایفا می نماید.