تحلیل عددی واکنش‏های شیمیایی بین سازندهای شیلی و محلول حفاری پایه آبی در یکی از سازند‏های جنوب غرب ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده مهندسی نفت، پردیس پژوهش و توسعه صنایع بالادستی، پژوهشگاه صنعت نفت تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی نفت و گاز دانشگاه باهنر کرمان، کرمان، ایران

3 1- دانشکده مهندسی نفت و گاز دانشگاه باهنر کرمان، کرمان، ایران 2- پژوهشکده مهندسی نفت، پردیس پژوهش و توسعه صنایع بالادستی، پژوهشگاه صنعت نفت تهران، ایران

چکیده

ناپایداری در لایه‏های شیلی یکی از مشکلات بارز در صنعت حفاری مخصوصا در حیطه صنایع نفت و گاز به شمار می‏رودکه هرساله هزینه زیادی صرف جلوگیری از این مشکل می‏گردد .تماس بین محلول حفاری پایه آبی و سازند شیلی باعث ایجاد تورم و افزایش فشار منفذی در دیواره چاه شده و ادامه این فرآیند طی زمان باعث ناپایداری دیواره چاه می‌باشد. اختلاف پتانسیل ایجاد شده بین محلول حفاری و سازند شیلی باعث تغییرات در فشار منفذی، فشار تورم، درصد جذب‏آب توسط شیل و ضریب غشاء می‎گردد. در این مقاله با استفاده از روش‏های تحلیلی و مدل‌سازی عددی، تفاضل محدود، واکنش‏های فیزیکی و شیمیایی ایجاد شده بین محلول حفاری پایه آبی و سازند شیلی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از مدل‌سازی عددی نشان داد که سیالات مورد استفاده در میدان مورد مطالعه, جهت جلوگیری از ناپایداری چاه ناشی از تورم شیل‏ها, از کارائی لازم برخوردار می‌باشند وهمچنین مشخص شد که محلول کلرید پتاسیم از عملکرد بهتری برخوردار می‏باشد، بطوریکه کمترین فشار تورم و فشار منفذی در حالت استفاده از آن بوجود خواهد آمد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Analysis of Chemical Reactions between Shale Formation and Drilling Fluid of Water Base (in One of the Southwest Formations of Iran

نویسندگان [English]

  • Alireza Nasiri 1
  • Mohammad Mohammadzadeh Sani 2
  • Hosein Jalali Far 3
  • Saeid Jafari 1
چکیده [English]

Instability in shale layers is accounted as one of the biggest problems in drilling industry and area of gas and oil craft. Yearly, industrialists spend a great deal of money to solve this problem. Connection between drilling fluid water base and shale formation causes the swelling development and an increase of pore pressure in the walls of wells; the continuation of this process during time span will be one of the most important factors for the stability of well walls. The potential difference developed/created between drilling fluid and shale formation will cause changes in pore pressure, swelling pressure, water absorption percentage by the shale and the coefficient of membrane. By using the mathematical methods and numerical modeling of finite difference methods, the physical and chemical reactions developed between drilling fluid of water base and shale formation were studied in this work. The results obtained from the numerical modeling express this fact that using fluids in the studied field, to prevent the instability of well resulted from swellings of shells, creates the necessary efficiency and the potassium chloride fluid shows better performance among them. Therefore, the least swelling pressure and pore pressure have been developed by using it.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • chemical potential
  • swelling pressure
  • Pore Pressure
  • membrane coefficient
  • Shale Layer

[1]. Low P. F. and Anderson. D. M, “Osmotic pressure equation for determining thermodynamic properties of soil water”, Soil Science, Vol. 86, pp. 251-258, 1958.##

[2]. Chenevert M. E., Shale control with balanced-activity oil-continuous muds, J. of Petroleum Technology, Oct. 1970.##

[3]. Bol G. M, Wong S. W., Davidson C. J. and Woodland, D. C. “Borehole Stability in Shales”, SPE. Drilling & Completion, Sept.1994.##

[4]. Tare U. A. and Halliburton Mody F. K., Shell International E. & P. Inc., Managing borehole stability problems: On the learning, unlearning and relearning curve presentation at the AADE. Technology Conference “Drilling & Completion Fluids and Waste Management” AADE-02-DFWM-HO-31, 2002.##

[5]. Sarout J. and Detournay E, “Chemoporoelastic analysis and experimental validation of the pore pressuretransmissionTest for reactive shales”. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, pp. 759–772-48, 2011.##

[6]. Al-Bazali T. M., “The consequences of using concentrated salt solutions for mitigating wellboreinstability in shales”. Journal of Petroleum Science and Engineering, pp. 94–101, 80, 2012.##

[7]. غلامی.ک. و شهریار ک. «بررسی پایداری دیواره چاه در روش تحت تعادل با آنالیز NYZA در یکی از مخازن نفتی سازند آسماری»، سومین کنفرانس مکانیک سنگ ایران- 24 الی 26 مهر 1386.##

[8]. Joel S., Experimental identificationof chemoporoelastic parametersfor reactiveShales, Thesis Submitted to Faculty of The Graduate School of Tthe University of Minnesota, Ma. 2003.##

[9]. Chen Yu M,. Chenevert G. and Sharma M. M,. “Chemical and thermaleffects on wellbore stability of shale  formations”. SPE. 71366, New Orleans, 30 Sep. 3 Oct. 2001.##

[10]. Chenevert Yu M. and Sharma M. M., “Chemical-mechanical wellbore instability model for shales: accounting for solute diffusion” Juornal of petroleum Science and Engineering, 38, pp. 131-143, 2003.##

[11]. عبداللهی ح. «گزارش خواص مکانیک سنگی لایه‌های مختلف تشکیل دهنده سازند آسماری»، 1382.##