بررسي آزمايشگاهي اثر شرايط تنش‌هاي اعمال‌شده بر روي نحوه شكست ديواره چاه‌هاي نفت

Experimental investigation of effect of applied stresses condition on shape of failure in wall of oil wells

حفر چاه در صنايع مختلف مانند نفت، گاز و معدن همواره با مشكل ناپايداري مواجه بوده و نياز به‌ صرف هزينه­هاي زياد دارد. با كنترل تغيير شكل و شكست در ديواره­ي چاه مي­توان به حداقل ممكن ناپايداري رسيد. در اين مقاله، براي بررسي تغييرشكل و نحوه­ي شكست در ديواره­ي چاه­هاي نفت، مطالعات آزمايشگاهي به وسيله سلول هوك اصلاح ­شده بر روي نمونه­هاي استوانه­اي توخالي جدار ضخيم ماسه­سنگ، مارن و آهك­رسي انجام شده است. شرايط تنش اعمال ­شده از مهمترين عوامل در تغيير شكل و نحوه­ي شكست در ديواره چاه است. بنابراين شرايط تنش در دو حالت: در حالت اول تنش محوري ثابت و تنش جانبي متغير و در حالت دوم تنش جانبي ثابت و تنش محوري متغير، اعمال شد. نتايج آزمايش­­هاي انجام شده نشان داد كه نحوه­ي شكست و تغيير شكل به شدت وابسته به‌ اندازه و جهت تنش­هاي اعمال­ شده در ديواره­ي چاه است. نحوه­ي شكست براي نمونه­هاي ماسه­سنگ و آهك­رسي در ديواره چاه طي شرايط تنش محوري ثابت و تنش جانبي متغير به­صورت پوسته‌پوسته شدن به سمت داخل گمانه است. در حالت تنش جانبي ثابت و تنش محوري متغير، نحوه­ي شكست در نمونه­هاي آهك­رسي و مارن با توزيع تصادفي در سه نقطه از روي ديواره­ي چاه كه با يكديگر زاويه 120 درجه مي‌سازند، اتفاق مي­افتد.

The wells drilling in various industries such as oil, gas and mining have always been faced with the instability problem and the solving this need to spend a lot of money. The instability of wall of wellbore can be minimized by controlling deformation and failure. In this paper, experimental investigation has been carried out in two different stress conditions on thick-walled hollow cylindrical samples of sandstone, argillaceous limestone and marl using modified Hoek’s cell to predict the deformation and shape of failure in the wall of wellbore. In the first series of tests, axial stress is constant and confining stress is changing and the second series of tests condition is vice versa. Experimental results indicated that, the deformation and shape of failure strongly depends upon the magnitude and direction of the imposed stress in the wall of well. Also result illustrated that, under constant axial stress condition, the wall of well, for both sandstone and argillaceous limestone specimens, broke out toward inside the wall of wellbore. Under the constant confining stress condition for argillaceous limestone as well as marl specimens, the failure occurred with random distribution in three points, which meet at 120 degrees