ارزیابی اثر دما، فشار محصورکننده و نرخ کرنش بر رفتار ژئومکانیکی پوش‌سنگ مخزن آسماری در میادین نفتی ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران/پژوهشکده بالادستی نفت، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران/پژوهشکده بالادستی نفت، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

3 شرکت خدمات مهندسی نفت کیش، تهران، ایران

10.22078/pr.2018.3040.2415

چکیده

گسیختگی لوله جداری به عنوان یکی از رخدادهای هزینه‌بر و تهدیدکننده ایمنی در صنعت نفت مطرح است. برای نمونه، در میدان نفتی کوپال، حدود یک سوم چاه‌ها به‌دلیل مچالگی از مدار تولید خارج شده و تحت تعمیر با دکل قرار گرفته‌اند که در بعضی موارد به از دست رفتن چاه منجر شده است. از آن جا که اکثر این مچالگی‌ها در سازند گچساران اتفاق افتاده است، این ضرورت وجود دارد که روشی مناسب برای تعیین خصوصیات ژئومکانیکی پوش سنگ مخزن آسماری و لایه‌های دیگر سازند گچساران با توجه به شرایط خاص دما و فشار در عمق واقعی به‌کار برده شود. در مقاله حاضر، پس از بحث در خصوص اثر دما، نرخ اعمال کرنش، و فشار محصورکننده بر رفتار ژئومکانیکی کلی سنگ‌ها و خصوصا سنگ انیدریت (پوش سنگ مخزن آسماری)، نتایج آزمایش‌های ژئومکانیکی انجام شده در شرایط دما و فشار متفاوت بر روی این نوع سنگ و مقایسه با نتایج متناظر مربوط به محققین دیگر ارائه می‌شود. به‌طور کلی،‌ نتایج حاصل از آزمایش‌ها نشان می‌دهد که در نرخ بارگذاری ثابت، هر مگاپاسکال افزایش فشار محصورکننده، میزان مقاومت پوش‌سنگ را در حدود MPa 1 افزایش می‌دهد، در شرایطی که هر درجه سانتی‌گراد افزایش دما، سبب کاهش مقاومت پوش‌سنگ در حدود MPa 2/0 می‌گردد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment of the Effects of Temperature, Confining Pressure, and Loading Rate on the Geomechanical Behavior of Caprock of Asmari Reservoir in Iranian Oil Fields

نویسندگان [English]

  • Seyed Reza Taheri 1
  • Ali Pak 1
  • Saeed Shad 2
  • Behzad Mehrgini 3
1 Civil Engineering Department, Sharif University of Technology, Tehran, IranUpstream Petroleum Research Institute, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
2 Chemical and Petroleum Engineering Department, Sharif University of Technology, Tehran, IranUpstream Petroleum Research Institute, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
3 Kish Petroleum Engineering, Oil Engineering Services Company, Tehran, Iran
چکیده [English]

Casing collapse is one of the costly and safety-threatening incidents in the oil industry. For example in Kupal oil field, Iran, approximately, a third of the wells have been removed from the production cycle due to casing collapse, which in some cases have led to the total loss of those wells. Since most of these cases have occurred in Gachsaran Formation, it is necessary to use an appropriate method to determine the geomechanical characteristics of this formation, especially, the layer considered as caprock for the underlain Asmari reservoir under the real conditions of temperature and pressure at real depths. In this paper, after discussing the effect of temperature, loading rate, and confining pressure on general geomechanical behavior of rocks, and in particular, the caprock of the Asmari reservoir, the results of geomechanical experiments performed under different temperature and pressure conditions on this type of rock are presented, and their comparison with the corresponding results determined by other researchers are discussed. The obtained results from the experiments demonstrate that under constant loading rate, each 1.0 MPA increase in confining pressure increases the strength of the caprock about 1.0 MPa. Conversely, every 1 °C increase in temperature decreases the caprock strength almost 0.2 MPa.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Caprock
  • Asmari Reservoir
  • Gachsaran Formation
  • Temperature
  • Confining Pressure
  • Strain Rate

[1]. Mehrgini B., Memarian H., Dusseault M. B., Ghavidel A. and Heydarzadeh M., “Geomechanical characteristics of common reservoir caprock in Iran (gachsaran formation), experimental and statistical analysis,” Journal of Natural Gas Science and Engineering, Vol. 34, pp. 898-907, 2016. ##

[2]. Handin J. and Hager R. V., Jr., “Experimental deformation of sedimentary rocks under confining pressure: tests at room temperature on dry samples,” Am. Assoc. Petroleum Geologists Bull., Vol. 41, pp. 1–50, 1957. ##

[3]. Heard H. C., “The influence of environment on the inelastic behavior of rocks,” Lawrence Radiation Laboratory, University of California, Livermore, California, 94550, 1969. ##

[4]. Hokka M., Black J., Tkalich D., Fourmeau M., Kane A., Hoang N. H., Li C.C., Chen W.W. and Kuokkala V. T., “Effects of strain rate and confining pressure on the compressive behavior of Kuru granite,” International Journal of Impact Engineering, Vol. 91, pp. 183–193, 2016.##

[5]. Liu Z., and Jin D., “Experimental research of rock strength and permeability characteristics under different confining and hydraulic pressure,” An Interdisciplinary Response to Mine Water Challenges - Sui, Sun & Wang (eds), China University of Mining and Technology Press, 2014.##

[6]. Fjaer E., Holt R. M., Horsrud P. and Raaen A. M., “Petroleum related rock mechanics,” 2nd Edition, Elsevier, 2008.

[7]. Mogi K., “Experimental rock mechanics,” Taylor & Francis, p. 361, 2007. ##

[8]. Brady B. H. G. and Brown E. T., “Rock mechanics for underground mining,” 3rd edition, Kluwer Academic Publishers, 2005. ##

[9]. Handin J. and Hager R. V., Jr., “Experimental deformation of sedimentary rocks under confining pressure: tests at high temperature,” Am. Assoc. Petroleum Geologists Bull. Vol. 42, pp. 2892-2934, 1958. ##

[10]. Jackson M. P. A. and Hudec M. R., “Salt tectonics: principles and practice,” Cambridge University Press, 2017. ##

[11]. Muller W. H., Schmid S. M. and Briegel U., “Deformation experiments on anhydrite rocks of different grain sizes: rheology and microfabric,” Tectonophysics, Vol. 78, pp. 527-543, 1981. ##

[12]. Hangx S. J. T., Spiers C J. and Peach C. J. “Mechanical behavior of anhydrite caprock and implications for CO2 sealing capacity,” Journal of Geophysical Research, Vol. 115, Issue B7, 2010.##