مقاالت علمي - پژوهشی پيش بيني كنترل و مديريت توليد ماسه در چاه هاي نفت و گاز محمدرضا زارع رئيس آبادی * مهدي ندري پري محمد پروازدواني پژوهشگاه صنعت نفت یکي از چالش هاي پیش روي شرکت هاي بهره بردار در عملیات تکمیل و تولید از چاه هاي نفتي و گازي تولید ماسه سازند است. توانایي پیش بیني تولید ماسه در چاه هاي یک مخزن با هدف تصمیم گیري جهت استفاده از شیوه هاي مختلف کنترل آن موضوعي اساسي تلقي مي شود. بنابراین آنالیز و بررس ي ش رایط تولید ماسه و انتخاب مسیر بهینه ی حفاري قبل از حفر چاه مسائل بس یار مهمي هستند که کمتر مورد توجه قرار مي گیرند. همچنین در شرایطي که تولید ماسه امري اجتناب ناپذیر است انتخاب روش مناسب کنترل ماسه و طراحي تکمیل چاه بسیار ضروری است. این مطالعه پدیده ی تولید ماس ه را از دو منظر بررس ي مي کند در مرحله ی نخس ت با استفاده از آنالیز تحلیلي تأثیر جهت چاه بر تولید ماسه بررسي شده و جهت بهینه ی حفاري در ش رایط مختلف تعیین مي گردد. همچنین مقدار فش ار بحراني منجر به تولید ماس ه نیز محاسبه خواهد شد. براي انجام این آنالیز یک مدل پیش بیني تولید ماسه در نرم افزار MATLAB توسعه یافته است. در مرحله ی دوم با درنظر گرفتن شرایط تولید ماسه نیاز به الگوریتمی جهت انتخاب روش مناس ب کنترل آن وجود دارد. با بررس ي روش هاي موجود و همچنین عوامل تأثیرگذار در کارآیي هر روش الگوریتم طراحي ش ده جهت انتخاب بهترین روش تکمیل چاه به منظور مدیریت ماسه تولیدي ارائه مي گردد. تولید ماسه جهت بهینه ی حفاري معیار شکست مدیریت ماسه مقدمه تولید ماس ه از بزرگ ترین مش کالت صنعت نفت است که صدها میدان نفت و گاز در سراس ر دنیا با آن روبرو هس تند. ساالنه میلیون ها دالر ص رف پیش بیني تولید ماس ه مهار آن و تعمیر چاه ها و وس ایل س رچاهي مي ش ود. تعداد زیادي از چاه ها کمتر از ت وان واقعي خود تولی د مي کنند ت ا ماس ه ی ورودي و به تبع آن خوردگي دس تگاه ها کاه ش یابد. این کاهش تولید در اثر طراحي ضعیف و نصب بي دقت وس ایل مهار ماس ه نیز بروز مي کند. عالوه بر کاهش تولید ناش ي از مشکل تولید ماسه صنعت نفت زمان و هزینه ی زیادي را صرف تعمیر و تعویض دس تگاه ها و وس ایلي مي کند که در اثر تولید ماسه آسیب دیده اند ][. مش کل تولید ماسه در بسیاري از س ازندهاي کم عمق و تعدادي از س ازندهاي عمیق مشاهده مي شود. ذرات ماس ه ی تولیدي باید همراه س یال مخزن به س طح زمی ن آورده ش وند زیرا در غی ر این صورت باعث گرفتگي منافذ عبوري جریان س یال شده و بهره دهي را کاهش مي دهند. ماسه هاي آزاد ش ده همچنین همراه با جریانات پر فشار گاز یا مایع به عنوان عوامل فرس اینده در مسیر عمل کرده و سبب فرسایش و خوردگي لوله هاي نفتي از ته چاه تا تأسیس ات سطح االرضي شده و طبیعتا هزینه هاي فراواني را به فرآیند بهره برداري تحمیل خواهد کرد. )شکل- ( ][. ت ا کنون مطالعات متع ددي در زمینه ی پیش بیني شکس ت و تولید ماسه انجام شده است. جهت پیش بیني شروع تولید ماسه ضروری است تنش هاي اطراف چاه با مقاومت س نگ مقایس ه شود. این کار نیازمند استفاده از یک معیار شکست مناسب است که بتواند شکست سنگ و آغاز تولید ماس ه را به دقت پیش بیني کند. محققان معیارهاي دوبعدي و س ه بعدي متعددي را اس تفاده کرده اند ]-5[ ک ه در بین آنها معیار موهر-کولمب مرس وم ترین معیار شکست مورد اس تفاده است. اما با توجه به آنکه این معیار شکست تأثیر تنش متوسط را درنظر نمي گیرد نمي تواند پیش بیني صحیحي از شکس ت ماسه و تولید آنرا ارائه دهد. در 005 الجمي و همکاران معیار شکس ت سه بعدي موگي-کولمب را ارائه کردند که پیش بیني بس یار دقیق ت ري از معیار موهر-کولمب به دس ت مي دهد. بنابراین در مقاله ی حاضر این معیار سه بعدي جهت پیش بیني تولید ماسه استفاده مي شود. مدل م ورد نظر ش رایط تولید ماس ه را پیش بیني نم وده و عوامل جلوگی ري از تولید آن را بهینه س ازی مي کند. ام ا کنترل و مدیریت چاه ي که هم اکنون ماس ه تولی د می کند نیز نیازی ضروری اس ت. *نویسنده ی عهده دار مکاتبات (mrzarer@gmail.com) 56
ماهنامه علمی - ترویجی اکتشاف و تولید نفت و گاز / شماره ی / 4 تیرماه 94 متأسفانه در مطالعات قبلي الگوریتم یا روش کار مشخصي برای انتخاب روش مناسب جهت کنترل و مدیریت ماسه ارائه نشده است. در مرحلهی دوم این مطالعه با بررسي روشهاي موجود و همچنین عوامل تأثیرگذار در کارآیي هر روش براي نخستین بار الگوریتم طراحي شده جهت انتخاب بهترین روش تکمیل چاه بهمنظور مدیریت ماسه تولیدی ارائه ميشود. - مديريت توليد ماسه ماسه فشار بحراني تولید آن تعیین ميگردد. همچنین بر این اساس بهترین مسیر حفاري جهت جلوگیري از تولید ماسه پیشنهاد ميشود. در قسمت دوم وقتي مدل تولید ماسه را پیشبیني کند الگوریتمي جهت انتخاب روش بهینهی مدیریت آن ارائه ميگردد. -- مدل پيشبيني توليد ماسه مدل پیشبیني بدان معني است که بدانیم در چه شرایطي شکست رخ داده و منجر به تولید ماسه ميشود. همچنین میتوان فشار بحراني تولید ماسه و مسیر بهینهی چاه را تعیین کرد. وقتي چاهی حفر ميشود تنشهاي برجاي دیوارهي چاه بهطور قابلتوجهي تغییر خواهند کرد. این تغییرات با افزایش تنش در اطراف دیوارهي چاه نشان داده ميشود. این تمرکز تنش بسته به مقاومت سنگ ميتواند منجر به شکست سنگ مخزن گردد. براي تعیین توزیع تنش اطراف چاه یک مدل ساختاري مورد نیاز است که براي شرایط تولید مدل پورواالستیک بهترین انتخاب است. بیشترین تمرکز تنش روي دیوارهی چاه رخ ميدهد و بنابراین شکست نیز از همین ناحیه آغاز ميشود. مؤلفههاي تنش طبق رابطهی - تعریف میشوند [ :]7 تاکنون روشهاي بسیاري جهت کنترل ماسه در مخازن نفت و گاز ارائه شده است. شرکتهاي بهرهبرداري بر اساس تجارب میداني و بررسي مزایا و معایب روش مناسب را جهت کنترل ماسه انتخاب ميکنند. انتخاب روش مهار ماسه به شرایط چاه و مخزن شیوهی عملیات امکانات موجود و مالحظات اقتصادي نیز بستگي دارد [.]6 الگوریتم ارائه شده در شکل - مفهوم مدیریت تولید ماسه را نشان ميدهد. همانطور که این الگوریتم نشان میدهد اگر نتایج حاصل از مدل گویاي عدم تولید ماسه باشد نیازي به مدیریت تولید آن نخواهد بود. اما در صورتي که طبق مدل پیشبیني شده امکان تولید ماسه r pw وجود داشته باشد باید این مشکل را مدیریت و کنترل کرد. روشهای ) ( ) cos 4 sin p ( p p مدیریت و کنترل تولید ماسه به سه دستهی عمده تقسیم ميشوند : ﻫﺎي ﻋﻤﻴﻖ ﻣﺸﺎﺎﻫﺪه ﻣﻲﺷﻮد. ذرات ﺷﻦ ﺷﻦ در ﺑﺴﻴﺎري ااز ﺳﺎزﻧﺪﻫﺎي ﻛﻛﻢﻋﻤﻖ و ﺗﻌﺪادي از ﺳﺎزﻧﺪﻫﺎ ﺪ ﻦ تکمیل چاه بدون استفاده از توري و روش درونچاهي (کنترل ) ( ) cos 4 sin ( p p ﮔﺮﻓﺘﮕﮕﻲ ﻣﻨﺎﻓﺬ ﺻﻮرت ﺑﺎﻋﺚ ﺘ اﻳﻦ )... ت مشبکزﻳﺮا آوردهها ﺷﺷﻮﻧﺪ ﺳﻄﺢ ز تولید ﺑﻪ نرخ ﻣﺨﺨﺰن ﺪ ﻫﻤﻤﺮاه ﺳﻴﺎل ﻏﻴﺮدار و هايدرزاویه زﻣﻴﻦمشبک مجدد طراحي ) ( cos sin تجهیزات سطح با ماسه آزاد ﺷﺪه ﻫﺎيسطحد دﻫﻨﺪﺪ. ﺷﻦ در ﻣﻲ ﻫﺶ تولیدرا ﻛﺎ مدیریتدﻫﻲ ﻳﺎن ﺳﺳﻴﺎل ﺷﺪه و ﺑﻬ االرضيﻫﻤﭽﻨﻴﻴﻦ ﻫﻤﺮاه ﺑﺎ ﺟﺟﺮﻳﺎﻧﺎت ﭘﺮ ﺑﻬﺮه متغیرهاي σr و σθ و σz تنشهاي نرمال روي دیوارهی چاه هستند و جلوگیري از تولید ماسه در چاه و مخزن (روشهاي مکانیکي ﺳﺒﺐ )... ﻓﺮﺳﺎﻳﺶ و ﺧﻮﻮردﮔﻲ ﻟﻮﻟﻪ ي ﻊ ﻫﺎي ﻧﻔﺘﻲ از ﻣﺎﻳﻊ ﺑﻪﻋﻨﻮان ﻋﻮاﻣﻣﻞ ﻓﺮﺳﺎﻳﻨﺪه ددر ﻣﺴﻴﺮ ﻋﻤﻞ ﻛﺮده و τθz تنش برشي روي دیوارهی چاه بعد از حفاري است Pw. فشار ته درونچاهي انواع توريها روشهاي شیمیایي و تولیدﻓﺮآآﻳﻨﺪ ﻓﺮﺮاواﻧﻲ ﺗﺤﻤﻴﻞ ماسه ﺑﻬﺮهچاه Pf ي شرایطرا ﺑﻪ ي ﻫﺎي ﻫﺰﻳﻨﻪ نخستﻃﺒﺒﻴﻌﺘﺎ ﺿﻲی ﺷﺪه و ﺴﺎت ﺳﻄﺢاﻻرﺿ ﺄﺳﻴﺴ بیني اﻗﺘﺼﺎدي آگاهی از پیش الگوریتم مرحله فعلی مخزن و ν نیز ضریب پواسون سنگ مخزن است β. ﺑﺮداريفشار است و اینکه در چه زماني از عمر مخزن نیاز به سامانه وجود دارد. و σxx σyy σzz که تنشهاي قبل از حفاري هستند. از رابطهی - بهدست ). ﺷﻜﻜﻞ.[] (- بنابراین در قسمت اول این مقاله با بررسی شرایط شکست و تولید ميآیند. f f w w xy w xy yy xx yy مشکالت ایجاده شده در اثر تولید ماسه ﺖ و ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻦ ﺷﻦ ﭘﻴﺶﺑﻴﻨﻲ ﺷﻜﺴﺖ ﺎﻟﻌﺎت ﻣﺘﻌﺪدي در زﻣﻴﻨﻪي ﺶ ﻄ ت yy xx xz ﺷﺷﻜﻞ ) :( ﻣﺸﻜﻜﻼت اﻳﺠﺎده ﺷﺷﺪه در اﺛﺮ ﺗﻮﻟﻴﻟﻴﺪ ﻣﺎﺳﻪ xx zz yz z z ﻫﺎي ﻛﻨﺘﺮل ﺷﻦ روش ي ﺷﻜﻞ ) :( روشهاي كنترل ماسه ﭼﻪ زﻣﺎﻧﻲ از ﻋﻋﻤﺮ ﻣﺨﺰن اﺳﺖ و اﻳﻨﻜﻪ در ﭼ آﮔﺎﻫﻲ از ﺷﺮاﻳﻂ ﺗﻮﻟﻟﻴﺪ ﻣﺎﺳﻪ ﺖ ﻲ ﭘﻴﺶﺑﻴﻨﻲ ﻧﺨﺴﺖ اﻟﮕﻮرﻳﺘﻢ ﺶ اﻧﺠﺎم ﻣﺮﺷﺪه ﺑﻴﻨﻲ ﺮﺣﻠﻪياﺳﺖ. ﺖﺟﻬﺖ ﭘﻴﺶ 57 ﺷﻦ ﺑﺮرﺳﻲ ﺷﺪﺪه و ﻓﺸﺎر ﺴﺖ و ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺷ ﻗﺴﻤﺖ اول اﻳﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﺷﺮاﻳﻂ ﺷﻜﺴ ﺖ ﺟﻮد دارد. ﺑﻨﺎﺑﺮﺮاﻳﻦ در ﻧﻴﺎز ﺑﻪ ﺳﺎﻣﺎﻧﻪ وﺟ ﺳﻨﮓ ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺷﻮﻮد ﻛﻪ اﻳﻦ ﻛﺎﺎر ﻧﻴﺎزﻣﻨﺪ ﺖ ﺗﻨﺶﻫﺎي اﻃﺮاف ﭼﺎه ﺑﺎ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﮓ ﺷﻦ ﺿﺮوري اﺳﺖ ﺪ ﻦ اﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﺘﻮاﻧﺪ ﺷﻜﻜﺴﺖ ﺳﻨﮓ و آﻏﺎز ﻳﻚ ﻣﻌﻴﺎر ﺷﻜﺴﺖ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺖ ي ﺟﻬﺖ ﺴﻴﺮ ﺣﻔﺎري ﺟ ﻲﮔﺮدد. ﻫﻤﭽﻨﻴﻴﻦ ﺑﺮ اﻳﻦ اﺳﺎس ﺑﻬﺘﺮﻳﻦ ﻣﺴ ﺤﺮاﻧﻲ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻣﺎﺳﻪ ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻣﻲ ﺑﺤ ﺟﻠﻮﮔﻴﺮي از ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺷﺷﻦ را ﭘﻴﺶ ﺟﻬﺖ اﻧﺘﺨﺎب ﭘﻴﺶﺑﻴﻨﻲ ﻛﻨﺪ اﻟﮕﮕﻮرﻳﺘﻤﻲ ﺖ وﻗﺘﻲ ﻣﺪل ﺗﻮﻟﻴﺪﺪ ﻣﺎﺳﻪ را ﺶ ﺑﻴﻨﻲ دوم ﻲ ﺴﻤﺖ ﻗﺴ دﻗﺖ. در ﻣﻲﺷﻮد ﭘﻴﺸﻨﻬﺎد ﺑﻪﻲ ﺷﻦ ﻦ
مقاالت علمي - پژوهشی β O ضریب بایوت سنگ است. که در این رابطه 0 ( cos sin )cos i sin i xx yy ( sin cos ) ; zz ( cos sin )sin i v cos i ; xy ( )sin cosi ; xz ( cos sin v)sin i yz ( )sin sin i v σ به ترتیب تنش هاي اولیه ی عمودي تنش σ و σ V و در این رابطه اولیه ی افقي کمینه و تنش اولیه ی افقي بیش ینه هستند. i نشان دهنده ی درجه ی انحراف چاه و α مقدار آزیموت چاه است. بنابراین همان گونه که از روابط مشخص است توزیع تنش اطراف چاه تابع تنش هاي اولیه و مقدار ضریب پواس ون سنگ بوده و به درجه ی انحراف و مسیر چاه حفر شده نیز بستگي دارد. )θ z وجود رابطه ی ارائه شده نشان مي دهد تنش برشي در صفحه ي ( σ z لزوما تنش هاي اصلي نیستند. تنش هاي اصلي σ θ و σ r و دارد. بنابراین مماس ي و محوري با اس تفاده از معادالتي که در ادامه ارائه می ش وند محاسبه خواهند شد. معادالت مربوط به تنش هاي اصلي توسط برادی و ب راون در سیس تم مختصات دکارتي ارائه ش ده اند. این معادالت و مسیرهاي آنها در سیستم استوانه اي طبق رابطه ی- 4 هستند ]8[ :, ( z ) ( z ) 4 zz بس ته به ان دازه و جهت تنش برجا ممکن اس ت هن گام حفر چاه اختالف بس یاری بین مقدار تنش هاي ایجاد ش ده در ناحیه ي نزدیک چ اه و تنش هاي اعمالي در س ازند به وجود آید. اگ ر با توجه به یک معیار شکس ت خاص ای ن اختالفات از مقاومت س نگ تجاوز کند سبب شکست س نگ خواهد شد که از این ش رایط به عنوان شکست چاه یاد ميشود ]9[. معیارهاي شکس ت مختلفي جهت پیشبیني شکس ت و تولید ماسه ارائه ش ده که از بین آنها معیار موهر-کولمب بهطور متداول اس تفاده ش ده اس ت. اما با توجه به آنکه این معیار شکست اثر تنش متوسط را در شکس ت نادیده ميگیرد نتایج صحیحي نخواهد داشت. در 005 مدل س هبعدي موگي-کولمب توسط االجمي پیشنهاد شد که منجر به پیشبیني دقیقتر شکست گردید. بنابراین جهت بررسي شکست مدل موگي-کولمب استفاده شد ]0[: σ σ τmogi a b( pw ). τ oct (σ σ) (σ σ) (σ σ) ارتباط متغیره اي a و b با متغیرهاي مقاومت ي موهر-کولمب طبق رابطه ی- 6 است: a s0cos b sin در مقالهی حاضر فرض ش ده تولید ماس ه زماني انجام میشود که شکست برشي در اطراف دیوارهی چاه رخ دهد. بنابراین فشار تهچاهي که فش ار بحراني جریان ي )CBFP( نام دارد و همچنین بیش ینهی اختالف فشار عاري از تولید ماسه )MSFDD( 4 قابلمحاسبه است. تنشهاي مماسي و شعاعي تابعي از فشار چاه هستند. در این حالت براي محاسبهي فشار بحراني جریاني از یک حلقهي تکرار استفاده ميشود. در این حلقه فش ار ته چاه از فشار اولیهی مخزن شروع به کاهش ميکند تا زماني که با توجه به معیار شکست مشخص شرایط شکست و تولید ماسه بهوجود آید. در این زمان برنامه متوقف ش ده و فش ار فروریختگي براي آزیموت و زوایاي انحراف مختلف محاس به ميشود. همچنین با توجه به تحلیل شکست جهت بهینهي حفاري مشخص ميگردد. 4 انواع Prepacked Screens Gravel Pack 58
94 تیرماه / 4 ی شماره گاز/ و نفت تولید و اکتشاف ترویجی علمی- ماهنامه ماسه مديريت و - -كنترل اوليهی زمان در را ماس ه توليد پيشبيني مدل نتايج كه صورتي در ماسه توليد مش كل كه چاهی با بهرهبردار ش رکت یا کند تأیید توليد صنعت در ميش ود. مطرح آن مدیريت و كنت رل باش د مواجه دارد در كه شده ارائه ماسه توليد مش كل با مقابله جهت متعددي روشهاي شد. خواهند معرفي آنها از تعدادی ادامه توري از استفاده بدون چاه تکميل --- انجام ي ا توليد ن رخ کاهش ب ه ميت وان روشه ا دس ته اي ن از هب مربوط روشها اينگونه نمود. اش اره انتخابي و مايل مشبککاري توليدي بیشینهی نرخ مثال است. نشده توليد ماسه هنوز که هستند زمانی ماسه توليد پيشبيني مدل توسط که است روشهايي از ماس ه از فارغ نقطهی تا تولیدی نرخ توليد هنگام که صورت بدين ميشود. مشخص اما ميش ود. تثبيت نقطه همان در و یافت ه افزایش ماس ه توليد آغ از پايداري توليد افزايش و زمان گذر با که اس ت آن روش اين مشکل بهدليل تولیدی زیاد نرخ وجود با بنابراين یافت. خواهد کاهش سازند مش کل بر عالوه همراه آب توليد افزايش و مخزن ناگهاني تخلي هی از توليد اس ت ممكن و میيابد کاهش نیز چاه مفید عمر ماس ه توليد ترک را چاه بايد يا زمان اين در نباش د. بهصرفه مقرون اقتصادي نظ ر ][. برد بهکار را ماسه توليد از جلوگيري روشهاي سایر يا کرد ماسه توليد سطحاالرضي مديريت --- )خطوط س رچاهي تس هيالت وارد چاه از که توليدي جامد ذرات کنترلي شيرهاي تفكيكگرها مجموعهی چندراههها جرياني لولهی بود. خواهند مشكلساز ميشوند...( و چگالي تفاوت اس اس بر تفكيكگرها در فازه ا تفكيك فرآين د میشود. انجام فازها 5 شده سيمپيچي توري از استفاده --- باريك و تنگ كاناله اي با ش ياردار لولهای از آس تري نوع اي ن قرار مثلثي يا ذوزنقهاي مقطع سطح با سيمي آن داخل در و شده ساخته در ماسه و ش ن ذرات توقف روش اين در ماس ه توليد مکانيزم دارد. ][. است آستري داخل از سيال عبوردهي و کانالها پشت Prepacked Screens -5-- سيمپيچي توري يا شياردار آستري که ميزاني از ماسه حجم که زماني Prepacked باش د بيش تر هس تند آن عبور از ممانعت ب ه قادر ش ده Prepacked مختلف انواع ش کل- 4 در ميشوند. اس تفاده ها Screen داخلي توري شامل Prepackedها Screen شدهاند. داده نشان Screen Gravel )معموال فيلتر يک با آنها بين خالي فضاي که هستند خارجي و پالستيکي رزين با نظر مورد ماسه معموال اس ت. شده پر )pack sand ][. است شده چسبانده بههم 6 انبساط) ESS ( قابل توري 6--- اليه سه قابلانبساط توري يک از ماس ه مهار س امانهی نوع اين در از: عبارتند الیه سه این که ميشود استفاده قابلانبساط توري غشاء قابلانبساط خارجي محافظ رويهی به نسبت روش اين بيشتر بازدهي سبب قسمت سه این انبساط قابليت را ماسه مهار اصلي كار است. شده Gravel Pack و معمولي توريهاي بهنحوي توري اين سوراخهاي ميدهد. انجام س امانه اين مياني اليهی ريزتر )D0( مخزن سنگ دانههاي درصد 0 از كه ميش وند انتخاب توري سامانه اين نصب از پس چاه اوليهی دادن جريان حين در باشند. که ذرات درصد 0 و ميدهد عبور خود از را سنگ ذرات درصد 90 تراوايي با صافي يك ESS پشت در میمانند باقي و هس تند درشت عمليات مراحل حساسترين از يكي دليل بههمين ميدهند. تشكيل زیاد ذرات نامناسب قرارگيري چراکه است چاه دادن جريان و ESS نصب ][. ميدهد كاهش را ESS كارآيي توري پشت در شيميايي روشهاي 7--- داد. كاهش را ماسه توليد خطر ميتوان سازند استحكام افزايش با م ادهای بهكم ك مخ زن در موج ود ماس ههاي روش اي ن در ماس ه تولي د و ميش وند چس بانده بهه م رزي ن مانن د كمك ي ][. مييابد كاهش Gravel Pack از استفاده -4-- توري توسط و گرفته قرار سازند مقابل در Gravel Pack س امانهی گراول دانههاي ميشود. نگهداشته باز حفرهی يا جداري لوله داخل از اس تفاده آنها نگهداش تن براي تنها توري و کرده عمل صاف ي مانن د دانهبندي از سازندي ماسهی به توجه با و بوده تميز بايد دانهها ميشود. ][. باشند شده انتخاب معيني نتایج بررسی 8--- سهبعدي مدل ماسه توليد و شكست پيشبيني و مدلسازي بخش در سه براي ماسه توليد مشكل نظر از چاه مسير بهترين تعيين جهت جديد تنش سيستم سه براي ورودي دادههاي ش د. اس تفاده برجا تنش رژيم شدهاند. ارائه جدول- در برجا )MSFDD( ماسه توليد از عاري فش ار اختالف بيش ينهي شكل- 5 59
مقاالت علمي - پژوهشی براي مس يرهاي مختلف چ اه را در رژيم تنش نرمال نش ان ميدهد. ي ك محور مقادير مختلف انحراف چاه محور ديگر آزيموت چاه و محور عمودي بيش ينهي اختالف فش اري كه ميتوان توليد عادي )بدون مش كل توليد ماس ه( داش ت را نش ان ميدهد. همانطور كه مش خص است مقدار اين فش ار براي چاه عمودي بسيار بيشتر از چاه افقي اس ت. در نتیج ه در اين رژيم جرياني چاههاي عمودي نس بت ب ه چاههاي افقي پتانس يل كمتري جهت توليد ماس ه دارند. همچنين مشخص است كه چاههايي با آزيموت 90 درجه )يا بهعبارتي چاههاي حفر شده در راس تاي تنش افقي كمينه( نسبت به پديدهي توليد ماسه مقاومت بيشتري دارند. ش كلهاي- 6 و 7 بيش ينهي اختالف فش ار ع اري از توليد ماس ه )MSFDD( براي مسيرهاي مختلف چاه را بهترتيب در رژيمهاي تنش امتداد لغز و معكوس نش ان ميدهن د. همانگونه كه در اين نمودارها مش خص اس ت در رژيم تنش امتداد لغز و معكوس فشار MSFDD چاههاي افقي در تمامي جهات بيشتر از اين فشار در چاههاي عمودي و انحراف ي اس ت. در نتیج ه در اينگونه سيس تمهاي تنش جهت جلوگيري از توليد ماس ه چاههاي افقي بس يار مناسبتر از چاههاي عمودي هس تند )برعكس تنش نرمال(. همچني ن از نظر آزيموت نيز برعكس سيس تم تنش نرمال چاه حفر ش ده در راس تاي تنش افقي بيشينه )0=α( پايدارترين مسير از نظر پديدهی توليد ماسه خواهد بود. هر يك از روشهاي مهار ماسه در شرايط خاصي بيشترين كارآيي را دارند. نكتهي مهم اين اس ت كه اگر چاهي با مش كل توليد ماسه مواجه باشد )يا پیشبینی شود که ماسه توليد خواهد کرد( بايد دانست كدام یک از س امانه هاي مهار ماسه براي آن كارآيي بيشتري دارد يا اينك ه بايد در خصوص آن چه معيارها و ضوابطي را مدنظر قرار داد. الزم به يادآوري اس ت كه انتخاب س امانهي مهار ماسه روشي كم ي نب وده و فرمول خاصي ندارد كه در نهايت بتوان با قرار دادن تعدادي متغي ر در آن به يك جواب يعني س امانه اي يگانه براي مهار ماس ه دس ت يافت. بلكه براي انتخاب با تعاريف و بازههايي از كارآييها مواجهي م و در نهاي ت تصميمگي ري در اي ن خصوص ب ه راهبرد شكل( ): فشار براي جهات مختلف چاه در رژيم تنش معك 7 فشار MSFDD براي جهات مختلف چاه در رژيم تنش معكوس روش مناسب اراي ه شده است (در شكل- ). شكل ) ): فشار براي جهات مختلف چاه در رژيم تنش 5 فشار MSFDD براي جهات مختلف چاه در رژيم تنش نرمال شكل( ): فشار براي جهات مختلف چاه در رژيم تنش 6 فشار MSFDD براي جهات مختلف چاه در رژيم تنش امتداد لغز شكل( ): الگوريتم مديريت توليد شن و انتخاب روش مناسب مراجع 8 الگوريتم مديريت توليد شن و انتخاب روش مناسب مراجع 60
ماهنامه علمی- ترویجی اکتشاف و تولید نفت و گاز/ شماره ی / 4 تیرماه 94 داده هاي ورودي براي آنالیز تولید ماسه در رژیم هاي تنش مختلف Case Stress σ V σ σ f P f ν S0 Φ )degree( β0 NF 4095 600 50 05 0/ 000 5 0/8 SS 600 4095 50 05 0/ 000 5 0/8 RF 50 4095 600 05 0/ 000 5 0/8 تولی د بازمي گردد. در این مطالعه با بررس ي انواع روش هاي موجود و همچنین ش رایط کاربرد و معایب و مزایای آنها برای نخس تین بار الگوریتم ي جهت تصمیم گیري و انتخاب روش مناس ب ارائه ش ده است )در شکل- 8 (. نتيجه گيري در ای ن مطالعه پدیده ي تولید ماس ه از دو منظر بررس ي ش د. در مرحله ي نخست با اس تفاده از آنالیز تحلیلي تأثیر جهت چاه بر تولید ماسه بررسي شد و فش ار بحراني منجر به تولید ماسه نیز به دست آمد. طب ق نتایج حاصل در حالت سیس تم تنش نرم ال حفاری در جهت تنش افقی حداقل بدون درنظر گرفتن زاویه ی انحراف بهترین گزینه جهت جلوگیري از تولید ماس ه اس ت. اما در سیستم تنش معکوس و امتداد لغز چاه هاي حفر شده در مسیر تنش افقي حداقل از نظر تولید ماسه بدترین گزینه است. در مرحل ه ي دوم با درنظر گرفتن ش رایط تولید ماس ه الگوریتم طراحي شده جهت انتخاب بهترین روش تکمیل چاه به منظور مدیریت ماس ه تولیدي ارائه شد. با استفاده از این الگوریتم و با توجه به شرایط چاه و تولید بهترین روش کنترل ماس ه انتخ اب مي گردد. الگوریتم ارائه شده با توجه به شرایط چاه مقدار ماسه تولیدي و متغیرهاي مؤثر در هر روش روش مناسب را جهت مدیریت آن پیشنهاد مي دهد. پا نویس ها. nadrim@ripi.ir. parvazdavanim@ripi.ir. Critical Bottom ole Flowing Pressure 4. Maximum Sand Free Drawdown 5. Wire Wrapped Screen 6. Expandable Sand Screen منابع [] Vardoulakis I, Stavropoulou M, Papanastasiou P, 996, ydro Mecanical Aspects Of Sand Production Problem. Transport In Porous Media :544- [] Stepen P. Matis, 00, Sand Management: A Review Of Approaces And Concerns. SPE European Formation Damage Conference, ague, Neterlands. SPE 840 [] Qiu K, Marsden J. R, Alexander J Et Al, 006, Practical Approac To Acieve Accuracy In Sanding Prediction. In: Proceeding SPE Asia Pacific Oil And Gas Conference, Australia, SPE 00944 [4] Van Den oek P. J Et Al, 000, A New Concept Of Sand Production Prediction: Teory And Laboratory Experiments. SPE Drill &Completion 5:67-, SPE 65756. [5] Raman K, Kaksar A, Kayes T, 008, Minimizing Sanding Risk By Optimizing Well And Perforation Trajectory Using An Integrated Geomecanical And Passive Sand Control Approac. In: Proceedings Of SPE Annual Tecnical Conference And Exibition, Colorado, USA, SPE 66 [6] J.Tronvoll, M.B. Dusseault, F. Sanfilippo, And F.J. Santarell, 00, Te Tools Of Sand Management. Nnual Tecnical Conference And Exibition eld In New Orleans, Louisiana. SPE 767 [7] Ewy R. T, Ray P, Bovberg C. A, Norman P. D, 00, Open ole Stability And Sanding Predictions By D Extrapolation From ole Collapse Test. Journal Of Drilling & Completion 6: SPE758 [8] Brady B., Brown E. T, 999, Rock Mecanics For Underground Mining, Kluwer Academic Publisers. Dordrect, Neterlands [9] Simangunsong, R.A., And Villator, J.J., And Davis, A.K., Wellbore Stability Assessment For igly Inclined Wells Using Limited Rock- Mecanics Data, SPE 99644, Presented At SPE Annual Tecnical Conference And Exibition eld In San Antonio, Texas, U.S.A., 4-7 September 006. [0] Al-Ajmi, A.M., And Zimmerman, R.W., Relationsip Between Te Parameters Of Te Mogi And Coulomb Failure Criterion,Int Journal Of Rock Mecanics & Mining Sciences, Volume 4, Issue, PP.4-,49 January 005. [] William K. Ott, P.E. And Joe D. Woods, 00. Modern Sandface Completion Practices. Publised By World Oil Magazine Gulf Publising Company ouston, Texas. 6