بررسي عددي تغيير ميدان تنش‌هاي كل در مخازن نفت تحت اثر فرآيند استخراج، با در نظر گرفتن رفتار غيرخطّي براي سنگ مخزن

در اثر برداشت از مخازن نفت و گاز زيرزميني فشار منفذي در مخزن كاهش يافته، و به‌تناسب آن تنش مؤثّر افزايش مي‌يابد. اندازه‌گيري‌هاي ميداني در دو دهه‌ گذشته حاكي از آن است كه علاوه‌بر تغيير تنش مؤثّر در محدوده‌ مخزن، ميدان تنش‌هاي كل (Total Stress Field) نيز در داخل و اطراف مخزن مي‌تواند تغيير كند. در اثر نشستي كه سقف مخزن به‌دليل وقوع تحكيم متحمّل مي‌شود، از پايداري اين ناحيه كاسته شده و با كاهش پايداري سقف مخزن در اثر تراكم، اين ناحيه ظرفيّت سابق را براي تحمّل وزن روباره (Over-burden) نخواهد داشت. اين پديده موجب بازتوزيع تنش (Stress Redistribution) در داخل و اطراف مخزن مي‌گردد. علّت رخداد بازتوزيع تنش به پديده‌ قوس‌زدگي تنش (Stress Arching) نسبت داده مي‌شود. با كاهش پايداريِ ناحيه‌ سقف مخزن، بخشي از باري كه پيشتر توسط سقف مخزن تحمّل مي‌شد به نواحي پايدارتري نظير جوانب مخزن (Side-burden) منتقل مي‌گردد. هدف پژوهش حاضر، بررسي وقوع و چگونگي تغيير در تنش‌هاي كلّ افقي و قائمِ پيرامون مخازن نفت و گاز در اثر برداشت به‌وسيله‌ شبيه‌سازي كاملاً همبسته‌ هيدرومكانيكي (HM) مي‌باشد. در اين تحقيق، جهت شبيه‌سازي بهتر روند استخراج سيّال از مخزن و به‌منظور لحاظ نمودن اثر عمليّات توليد بر خصوصيّات ژئومكانيكي سنگ مخزنِ در حال تخليه (Depleting Zone) از مدل رفتاري الاستيك غيرخطّي استفاده گرديده‌‌است. در بخش نخستِ اين پژوهش، مقايسه‌اي ميان مقدار تنش‌هاي كل در اطراف سه مخزنِ متفاوت از نظر پهنا، در دوره‌هاي زماني مختلفِ توليد صورت گرفته‌است. در بخش دوّم، اثر اختلاف ميان سختي اوّليّه‌ سنگ مخزن و سنگ پيرامون آن بر شدّت اثر پديده‌ قوس‌زدگي تنش به‌وسيله‌ در نظر گرفتن سه نسبت سختي متفاوت، مورد بررسي قرار گرفته‌است. مطالعات انجام‌شده نشان مي‌دهند كه تغييرات در ميدان تنش‌هاي كل قابل توجّه بوده و لحاظ نمودن اثر آن در جنبه‌هاي مختلف توليد و توسعه‌ ميادين (Field Development) ضروري مي‌باشد.