نام پژوهشگر: محسن خضریان
محسن خضریان ابراهیم حاجی دولو
هنگامی که فشار سازند یک میدان نفت و گاز به دلیل استخراج زیاد، کاهش می یابد، استفاده از گل های مرسوم حفاری بدلیل بالا رفتن فشار ته چاه ممکن است باعث صدمه به مخزن شود. در این شرایط به منظور نگهداشتن فشار گل حفاری در ته چاه زیر فشار سازند، یک گاز مانند نیتروژن که وزن معادل سیال حفاری را کاهش میدهد، به درون مایع حفاری تزریق میشود. این نوع حفاری که در آن فشار ته چاه از فشار سازند کمتر است، به عنوان حفاری زیرتعادلی (ubd) شناخته شدهاست. کنترل فشار جریان در ته چاه یک پارامتر مهم در موفقیت عملیات حفاری زیرتعادلی است. در این پایاننامه جریان دوفاز گاز – مایع در لولهی حفاری و دالیز در حین حفاری زیرتعادلی، به صورت یکبعدی مورد بررسی قرار گرفته است. برای بیان ریاضی مساله از مدل دوسیالی (اویلر-اویلر) با فرض پایا بودن جریان استفاده شده است. تاثیر پارامترهایی نظیر فشار خروجی دالیز، مقدار دبی مایع حفاری و دبی گاز تزریق شده بر فشار جریان درون چاه مخصوصا فشار تهچاه بررسی شده است. طبق نمودارهای الگوی جریان، در رشتهی حفاری الگوهای حبابی، لختهای و لایهای و در دالیز الگوهای حبابی، اسلاگ، کفآلود و حلقوی بوجود می آید. به منظور اعتبار بخشی مدل دوسیالی ارائه شده، نتایج شبیه سازی بدست آمده با دادههای تجربی و همچنین با نتایج بهدست آمده از مدل مکانیستیک و نرمافزار wellflo مقایسه شدهاند. نتایج نشان میدهد که سه پارامتر دبی مایع، دبی گاز و فشار خروجی میتوانند به عنوان پارامترهای کنترل کننده فشار چاه مورد استفاده قرار بگیرند. فشار درون لوله حفاری عمودی از سر چاه تا ته چاه به دلیل افزایش فشار هیدرواستاتیک، افزایش مییابد در صورتیکه فشار درون لولهی حفاری مایل ممکن است افزایش و یا کاهش یابد. فشار درون دالیز از ته چاه تا سر چاه به دلیل کاهش فشار هیدرواستاتیک و نیروی اصطکاکی بین جریان و لوله، همواره کاهش مییابد. با افزایش فشار کاهنده و مقدار دبی فاز مایع تزریق شده، مقدار تولید هیدروکربن کاهش مییابد. دقت مدل دوسیالی ارائه شده برای محاسبه فشار تهچاه، نسبت به اکثر مدلهای نرمافزار wellflo بسیار بهتر و نتایج آن به دادههای واقعی بسیار نزدیکتر است.