بررسي مكانيزم توليد ماسه در چاه هاي نفتي و عوامل موثر بر آن

مكانیزم تولید ماسه در چاه های نفتی در مطالعه حاضر بر اساس انجام آزمایش های شبیه سازی تولید ماسه انجام شده است. ماسه عموما از حفرات تولیدی كه توسط تفنگ های مخصوص در دیواره چاه ها )لوله جداری( ایجاد شده اند، تولید می شود. برای شبیه سازی این فرآیند در آزمایشگاه عموما یك نمونه استوانه ای با یك حفره در میان را تحت تنش های شعاعی و محوری قرار می دهند و سیال هیدروكربنی با فشار از داخل نمونه عبور داده می شود و همزمان مقدار ماسه تولیدی ثبت می شود. در این آزمایش ها تنش های محدود كننده در گام های مختلف افزایش می یابد و در هر گام از تنش محدود كننده، سیال تزریقی در فشارهای مختلف تزریق می شود كه این امر منجر به ایجاد نرخهای مختلف جریان سیال در نمونه شده و در هر مرحله مقدار تولید ماسه اندازه گیری می شود. مجموعه آزمایشگاهی طراحی و ساخته شده شامل یك سلول سه محوری است كه توان اعمال مستقل تنش های محوری و شعاعی را داراست. برای اندازه گیری پیوسته مقدار ماسه تولیدی در اثنای تست، یك ابزار اندازه گیری طراحی و ساخته شد كه بر اساس اندازه گیری مستقیم دانه های رسوب كرده ماسه بر روی یك ترازوی سیال كار می كند. بر اساس مجموعه آزمایشهای انجام شده با فشارهای جانبی گوناگون و جریانهای مختلف سیال، روند تولید ماسه در شرایط مختلف بطور كمی نشان داده شده و آستانه تولید ماسه و شرایطی كه منجر به تولید گذرا، پیوسته و انبوه میگردد برای نمونه های مورد استفاده تعیین شده اند. در این مقاله تاثیر مقاومت و نفوذپذیری سنگ، اندازه و تعداد حفره تولید، گرد شدگی و اندازه دانه ها و همچنین شكل منجنی دانه بندی در میزان تولید ماسه بررسی شده است. بطور كلی با افزایش مقدار تنشهای زمین، مقدار تولید ماسه افزایش می یابد. آستانه تولید ماسه زمانی است كه مقدار این تنشها به حدود دو برابر مقاومت فشاریی تك محوره سنگ برسد. نتایج نشان میدهد كه با افزایش مقاومت و كاهش نفوذپذیری سنگ، میزان تولید ماسه كاهش یافته و با افزایش سایز حفره و نیز افزایش تعداد حفره در واحد طول این مشكل افزایش می یابد. همچنین با گوشه دار شدن دانه ها، كاهش سایز دانه ها و كم شدن محدوده اندازه دانه ها در نمونه سنگ، شانس تولید ماسه افزایش می یابد

Sand production mechanism has been studies in this research work based on laboratory experiments. Sand is usually produced from perforations in the well casing. For laboratory simulation of this situation, a cylindrical sample with a central hole (resembling the perforation) is pressurized in a chamber by hydraulic oil and the hydrocarbon is pushed through it and the resulting sand is measured accurately. In these experiments, the confining pressure is increased in steps and for each step with constant confining pressure, the flow rate is increased in steps and sand production is measured for each case continuously. The assembled setup includes a triaxial cell capable of applying radial and axial stresses. For online measurement of produced sand, a suspending scale has been designed and manufactured which works based on the deposited sand particles during test. Using this accurate device, sand production has been measured continuously during different steps of confining pressure and fluid flow. For each case, the threshold condition where sand production occurs has been determined accurately. This has been done for initial sand production as well as for continuous and catastrophic productions too In this paper, the effect of uniaxial compressive strength of the rock, permeability, perforation size and its number, roundness and angularity of the particles as well as the shape of particle sizes (sieve analysis) has been determined in sand production. Generally, with increasing confining pressure to about twice as high as the rock uniaxial strength, sand production starts. The results also show that with increasing rock strength and decreasing its permeability, sand production decreases. With increasing perforation size and its number, more sand production is expected. Also with increasing particles angularity and decreasing sand sizes and decrease in the range of sand particle sizes, the risk of sand production is increased