بررسی تاثیر عمق و اختلاف مدول الاستیسیته سنگ مخزن با محیط در برگیرنده روی پدیده قوس زدگی تنش

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد گروه زمین شناسی دانشگاه خوارزمی

2 دانشگاه خوارزمی

3 دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

در این مقاله مکانیسم رانش تراکمی که می‌توان آن را مرتبط‌ترین مکانیسم رانش نفت با ویژگی‌های ژئومکانیکی مخزن دانست مورد بررسی قرار گرفته است. در مدل‌سازی های رایج تنش عمودی کل بر مخزن، ثابت فرض می شود. یکی از مشکلات مهم این مدل‌ها در نظر نگرفتن پدیده قوس زدگی تنش در حین تراکم مخزن بوده که منجر به کاهش تنش عمودی کل شده و همچنین توزیع تنش های عمودی و افقی را تحت تاثیر قرار می‌دهد. در این مقاله با توجه به قابلیت بالای نرم افزار آباکوس در مدل‌سازی عددی محیط متخلخل، از این نرم افزار جهت مدل‌سازی مخازن فرضی با خصوصیات الاستیک متفاوت و قرار گرفته در اعماق مختلف استفاده گردیده است. براساس نتایج بدست آمده تفاوت در ضریب الاستیک مخزن با محیط دربرگیرنده و نسبت عمق به ابعاد مخزن مهمترین پارامترهای کنترل کننده پدیده قوس زدگی تنش و همچنین پارامترهای تعیین کننده در الگوی توزیع تنش‌ها و تراکم مخزن می‌باشد. همچنین بررسی تاثیر قوس‌زدگی تنش برروی مکانیسم رانش تراکمی نشان داد که رخداد این پدیده می‌تواند حتی تاحدود 50 درصد باعث کاهش تراکم حفرات مخزن و در واقع نصف شدن میزان تولید نفت در اثر مکانیسم رانش تراکمی نسبت به برآورد اولیه آن (بدون در نظر گرفتن اثر قوس زگی تنش) گردد. از این رو در نظر گرفتن تاثیر قوس زدگی تنش در تخمین میزان بازیافت نفت در اثر مکانیسم رانش تراکمی بویژه در میدانی با نسبت عمق به گسترش جانبی بالا و دارای سنگ مخزنی با مدول الاستیسیته پایین‌تر نسبت به سنگ‌های در برگیرنده، امری ضروری می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of The Effect of Depth and Elasticity Modulus Difference between Reservoir Rock and the Surrounding Rock on Stress Arching

نویسندگان [English]

  • Seyed Mahmoud Fatemi Aghda 1
  • Mohammad Hossein Taherynia 2
  • Ahmad Fahimifar 3
  • Mohammadreza Koopialipoor 3
1 Prof. of Engineering Geology Kharazmi University
2 Kharazmi University
3 Faculty of Civil and Environmental Engineering, Amirkabir University of Technology,
چکیده [English]

In this paper, the compression drive mechanism, which can be considered as the most related oil drive mechanism with the geomechanical properties of the reservoir, has been investigated. The constant total vertical stress on the reservoir and uniaxial reservoir compaction with zero lateral strain are two main assumptions in the conventional reservoir compaction modeling. These assumptions are not considering the stress arching which leads to a reduction in the total vertical stress. In this paper, due to the high capability of Abaqus software in numerical modeling of porous media, this software has been used to model the compaction of oil reservoirs with different elastic properties and located at different depths. Based on the obtained results, the difference in the elastic modulus of the reservoir with the surrounding rock and the ratio of depth to the dimensions of the reservoir are the most important parameters controlling the stress arching. Also, the study of the effect of stress arching on the compaction drive mechanism showed that the stress arching can reduce the compaction of reservoir pores by up to 50% and halve the oil production compared to its initial estimate by the compaction drive mechanism without considering the stress arching. Therefore, it is necessary to consider the effect of stress arching in estimating oil recovery due to compaction drive mechanism, especially in fields with a high depth to lateral expansion ratio and reservoir rocks with a lower modulus of elasticity than the surrounding rocks.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Stress arching
  • Compaction drive
  • reservoir stress path
  • Oil Recovery
  • reservoir compaction
فاطمی‌عقدا،س. ا.، قاضی‌فرد، ا.، طاهری‌نیا، م. ح.، 1392. مدل‌سازی فرونشست میدان پارس‌جنوبی با روش‌های تحلیلی و نیمه تحلیلی، مجله انجمن زمین‌شناسی مهندسی ایران، جلد ششم, 47-58.
Asaei, H., Moosavi, M., Aghighi, M.A., 2018. A laboratory study of stress arching around an inclusion due to pore pressure changes. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 10, 678-693.
Dake, L.P., 2001. The practice of reservoir engineering (revised edition). Elsevier.
Dusseault, M.B., 2011. Geomechanical challenges in petroleum reservoir exploitation. KSCE Journal of Civil Engineering 15, 669-678.
Fjar, E., Holt, R.M., Raaen, A., Risnes, R., Horsrud, P., 2008. Petroleum related rock mechanics. Elsevier.
Holt, R., Flornes, O., Li, L., Fjær, E., 2004. Consequences of depletion-induced stress changes on reservoir compection and recovery, Gulf rocks 2004, the 6th north America rock mechanics symposium (NARMS). American Rock Mechanics Association.
Khan, M., Teufel, L.W., Zheng, Z., 2000. Determining the effect of geological and geomechanical parameters on reservoir stress path through numerical simulation, SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Society of Petroleum Engineers.
Mulders, F.M.M., 2003. Modelling of stress development and fault slip in and around a producing gas reservoir.
Sanni, M., 2018. Petroleum Engineering: Principles, Calculations, and Workflows. John Wiley & Sons.
Sayers, C.M., Schutjens, P.M., 2007. An introduction to reservoir geomechanics. The Leading Edge 26, 597-601.
Segura, J., Fisher, Q., Crook, A., Dutko, M., Yu, J., Skachkov, S., Angus, D., Verdon, J., Kendall, J., 2011. Reservoir stress path characterization and its implications for fluid-flow production simulations. Petroleum Geoscience 17, 335-344.
Soltanzadeh, H., Hawkes, C.D., 2008. Semi-analytical models for stress change and fault reactivation induced by reservoir production and injection. Journal of Petroleum Science and Engineering 60, 71-85.
Sulak, R., 1991. Ekofisk field: the first 20 years. Journal of Petroleum Technology 43, 1,265-261,271.
Taherynia, M.H., Aghda, S.F., Ghazifard, A., Moradi, E., 2017. Prediction of subsidence over oil and gas fields with use of influence functions (case study: South Pars gas field, Iran). Iranian Journal of Science and Technology, Transactions A: Science 41, 375-381.
Wang, F., Li, X., Couples, G., Shi, J., Zhang, J., Tepinhi, Y., Wu, L., 2015. Stress arching effect on stress sensitivity of permeability and gas well production in Sulige gas field. Journal of Petroleum Science and Engineering 125, 234-246.
Wang, F., Li, X., Couples, G.D., Wang, M., Zhang, Y., Zhao, J., 2013. The effect of stress arching on the permeability sensitive experiment in the su lige gas field, International Conference Vibroengineering. JVE International, pp. 158-163.