ارزيابي چالش‌هاي بهره‌برداري از مخازن گازي غيرمتعارف از ديدگاه ژئومكانيكي

باتوجه به گسترش صنعت نفت و گاز، نياز روزافزون كشورهاي صنعتي به سوخت‌هاي فسيلي و وابستگي اقتصادي برخي كشورها به اين صنعت، بهره‌برداري از منابع هيدروكربني روزبه‌روز در حال افزايش است. استخراج‌هاي بي‌رويه و ترس از كاهش اين منابع، سمت‌وسوي صنعت را به‌ استفاده از منابع جايگزين يعني مخازن غيرمتعارف گازي هدايت مي‌كند امّا بهره‌برداري از اين مخازن با چالش‌هايي ازنظر حفاري و توليد به‌واسطه تراوايي پايين روبه‌رو است. ژئومكانيك دانشي مشترك ميان رشته‌هاي مهندسي مخزن و زمين‌شناسي است كه توليد و تزريق پيوسته‌ي نفت و گاز، آن را به بخش مهمي از مطالعات مهندسي مخزن تبديل مي‌كند. ارزيابي ويژگي‌هاي ژئومكانيكي به‌منظور شناسايي چالش‌ها در مخازن غيرمتعارف هيدروكربني و طراحي بهينه عمليات شكاف هيدروليكي براي افزايش ضريب بازيابي از اين مخازن، به‌عنوان مهم‌ترين انگيزه در راستاي مطالعات در زمينة دانش ژئومكانيك است كه در اين مطالعه به آن پرداخته شده است. ازآنجاكه ژئومكانيك كليد عمليات شكاف هيدروليكي براي دستيابي به توليد بهينه از مخازن گازي غيرمتعارف شمرده مي‌شود، بررسي جنبه‌هاي ژئومكانيكي يكي از مهم‌ترين گام‌ها براي هموار ساختن راه بهره‌برداري از اين مخازن تلقي مي‌شود. پژوهش حاضر به بررسي جامع و نظام‌مند جنبه‌هاي ژئومكانيكي اين مخازن مانند مخازن گاز شيل، ماسه‌‌اي متراكم گازي، هيدرات گازي و تزريقي ‌دي‌اكسيد كربن پرداخته و چالش‌هاي حفاري و شكاف هيدروليكي آن‌ها ازجمله مچاله شدن لوله جداري و آستري را از ديدگاه ژئومكانيكي موردبحث و بررسي قرار داده و همچنين مطالعات موردي در بررسي ژئومكانيكي ميدان‌هاي گازي مارسلوس، لانگ مكسي، روزنيت، مورتري و مونتني در كشورهاي آمريكا، چين، استراليا و كانادا موردتوجه قرارگرفته است كه نتايج آن در تخمين پارامترهاي استاتيك و ديناميك و نيز طراحي شكاف هيدروليكي مخازن گازي شيلي حائز اهميت است. نتايج مطالعات نشان مي‌دهد كه در اين مخازن؛ برخلاف مخازن متعارف، دماي سيال حفاري نقش مهم‌تري را نسبت به چگالي آن در پايداري ديواره چاه ايفا مي‌كند و منجر به تغيير در ويژگي‌هاي فيزيكي و كاهش استحكام آن مي‌شود. همچنين مي‌توان با استفاده از پيش‌بيني نسبت پواسون و تنش‌هاي اعمالي، ناحيه‌هايي با خطر مچالگي لوله‌جداري را شناسايي نمود و از سوي ديگر در طراحي فرآيند سيمان‌كاري، هر چه ميزان گستره فضاي خالي در غلاف سيمان كمتر باشد لوله آستري يكپارچگي خود را بهتر حفظ مي‌كند. از سوي ديگر بررسي‌ها بيانگر اين نكته هستند كه نسبت پواسون و مدول يانگ تأثير بسزايي بر شاخص شكنندگي شيل‌ها و به دنبال آن شاخص شكاف‌پذيري در راستاي انتخاب مناسب‌ترين سازند براي عمليات شكاف هيدروليكي دارند. مطابق بررسي‌هاي صورت گرفته سازندي با شاخص شكاف‌پذيري برابر با 1 مناسب‌ترين سازند براي اين عمليات محسوب مي‌شود.