بهترین و کامل ترین پروژه دانشجویی در مورد   روش‌های جلوگیری از تولید شن در مخازن نفتی

با توضیحات کامل و جامع قابل ارائه برای رشته های مهندس نفت کلیه گرایش ها مهندسی شیمی و...

قیمت کاملا دانشجویی

درمخازن ماسه سنگی با بزرگترین مشکلی که مواجه می‌باشیم، پدیده تولید ماسه می‌باشد. این پدیده که در آن دانه‌های ماسه به علت فشارهای زیادی وارده از سنگ مخزن جدا می‌شوند، هرساله هزینه‌های قابل توجهی را به شرکتهای نفتی تحمیل می‌کند. درطی فرآیند تولید ماسه، تنشهای کششی وبرشی وارد بر دیواره اطراف چاه از مقاومت آن تجاوز می‌کند و در نتیجه ذرات ماسه بصورت دانه دانه از ماتریکس اولیه خود جدا می‌شوند. از اینرو می‌بایست که قبل از رسیدن به این مرحله، پیش گیری‌های لازم انجام شود که برای انجام این امر بایستی زمان و مقدار تولید ماسه قبل از تولید تخمین زده شود. دراین راستا تکنیکهای پیش بینی تولیدی ماسه مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این مقاله ابتدا مکانیزم وعلل تولید ماسه مورد بررسی قرار گرفته‌اند و در ادامه تکنیهای مورد استفاده مورد تحلیل قرار گرفته اند.

مدت‌های مدیدی است که تولید ماسه به عنوان یکی از منابع هزینه بروتهدید کنندۀ ایمنی در صنعت نفت مطرح شده است. دربسیاری از مقالات مشاهده می‌شود که از این پدیده به عنوان مشکلی اساسی نام برده می‌شود. اما تولید ماسه در واقع چه می‌باشد؟و به چه علت تا بدین حد در صنعت نفت اهمیت دارد. برخی از دلایل این امررا می‌توان به قرارزیردانست:

- فرسایش تجهیزاتی مانند لوله ها،پمپها،شیرها و...

- مسدود کردن تجهیزات سطحی و دورن چاهی مثل لوله ها

- نیاز به نیروی کاری بیشتر جهت تعویض وتعمیروسایل وتمیز کردن چاه

- کاهش ضریب هدایت سازند و در پی آن کاهش راندمان بازیافت مخزن

- ایجاد نشست در سازند وتخریب جداره

- مشکلات مربوط به دفع ماسه‌های تولید شده

لذا متوجه می‌شویم که چرا از این مشکل به عنوان یکی از بزرگترین مشکلات صنعت نفت نام برده می‌شود. ماسه به ذرات ریزی گقته می‌شود که دارای ابعاد خاصی می‌باشند. محدودۀ ابعاد دانه‌های ماسه توسط انجمنهای مختلف، بصورت متفاوت ارائه شده است. در سیستم طبقه بندی متحد که مورد پذیرش ادارۀ اتاندارد آمریکا (ASTM)1 نیزمی باشد،به دانه هایی ماسه گفته می‌شود که در محدودۀ 76/4-074/0میلیمتر قراردارند. این بدان معنا نیست که درمخزن فقط دانه هایی با این اندازه تولید می‌شود بلکه دانه هایی که در چاه تولید می‌شود از نظر دانه بندی عموماً دراین محدوده قراردارند. تا بدین جا مباحث گفته شده تمامی از معایب تولید ماسه حکایت داشتند. نکته در اینجاست که آیا در کنار این همه معایب، تولید ماسه دارای محاسنی نیز می‌باشد واینکه آیا در بعضی موارد می‌توان از تولید ماسه به عنوان یک پدیدۀ مثبت در چاهها نام برد

دردهۀ 1980 محققانی شروع به ترویج این مطلب نمودند که تولید ماسه علیرغم معایبی که دارد، می‌تواند دارای محاسنی نیز باشد. در ذخایر نفت سنگین آلبرتای کانادا2، موارد صحرایی نشان دادند که تولید ماسه منجر به بیشتر شدن تولید می‌شود. دربسیاری از چاه‌های نفت منطقۀ LIoydminster مفهوم جدیدی از مدیریت ماسه به نام "تولید نفت سنگین سرد همراه با ماسه "(CHOPS یا CHOP)3 را به جای روشهای کنترل ماسه، به موفقیت تمام به طور گسترده جهت تولید نفت به صورت اقتصادی،ارائه گردید. برخی از فواید اصلی تولید ماسه را می‌توان به قرار زیر دانست:

افزایش نفوذ پذیری تخلل به واسطه حذف دانه‌های ماسه از ماتریکس سنگ مخزن در اثر خارج شدن آنها و حذف ضریب نفوذ پذیری منفی4 افزایش تحرک نفت5 ودر نتیجه بالا رفتن نرخ تولید زیرا با توجه به مفهوم سرعت نسبی در قانون دارسی6 چنانچه دانه‌های ماسه حرکت کنند، مقاومت در برابر حرکت سیال کاهش می‌یابد.

ایجاد رفتار کف مانند نفت7 در اثر حل شدن و ازدیاد حبابهای گاز در نفت اتساع تخلخل8 و توسعه تراکم پذیری. اما نکته‌ای مطرح این می‌باشد که حد قابل قبول در تولید ماسه چه مقداری می‌باشد و اینکه تا چه مقدار تولید ماسه قابل می‌باشد و نیازی به نصب سیستم کنترل نمی‌باشد؟ این حد به عواملی مانند مقدار وتوانایی تجهیزات بالا برنده جهت خارج کردن نفت و ماسه از چاه و بسیاری عوامل دیگر وابسته می‌باشد.

در میادینی که احتمال تولید ماسه می‌باشد، می‌بایست مونیتورینگ کامل در مورد ماسه‌های تولید شده انجام شود. در مواقع این امر یکی از مهمترین قسمتها برای پیش بینی تولید ماسه می‌باشد و ما باید همواره از مقدار ماسۀ تولید شده از چاه آگاهی کامل داشته باشیم.

نگاهی گذار به علل مولد ماسه

طبق روبط ومعادلات موجود در الاستیسیته و روبطی مانند روبط Kirsch، وقتی که یک سوراخ در محیط ایجاد شود، توزیع تنش در اطراف حفره به هم می‌خورد. این برهم خوردگی تنش در اطراف سوارخ ایجاد شده میتواند به قدری باشد که از مقاومت مواد اطراف حفره تجاوز نماید. در این صورت مواد که از مراحلۀ الاستیک رد شده و وارد مراحلۀ پلاستیک شده اند، دیگر توانایی باقیماندن در کنار دیگر مواد را ندارند و در نتیجه به درون حفره ریخته می‌شوند.(شکل1)

در مورد مخازن نفت گاز، موضوع پیچیده‌تر از این می‌باشد. در این موارد، محیط با یک سیال تحت فشار بالا اشباع شده است. در این هنگام اگر توسط حفاری سوراخی در چاه ایجاد شود، سیال درون مخزن با توجه به فشار بالایی که دارد تمایل به حرکت به نقطۀ کم فشار را دارد و لذا با فشار به طرف چاه هجوم می‌آورد. حال در این شریط سنگی اطراف چاه که بواسطۀ بر هم می‌خورد وضعیت تنشها، در وضعیت نه چندان خوبی بسر می‌برد، تحت فشار نیرو سیال نیز قرار می‌گیرد وذارت آن بصورت دانه دانه از یکدیگر جدا شده و به درون چاه سرازی می‌شوند و به همراه سیال به سطح می‌رسند که به آنها ماسه می‌گوییم.

شکل 2:حرکت سیال باعث وارد آمدن نیروی بیشتری به دانه‌های ماسه می‌شود

مورد دیگری که باز هم ماسه تولید می‌شود، سطح سیال بطور ناگهانی سقوط می‌کند واین امر منجر به کاهش فشار منفذی موجود در خلل و فرج می‌شود. در نتیجه مقداری از بار که توسط حمل می‌شده بر روی اسکلت مواد وارد می‌شود که منجر به شکسته شدن آنها می‌شود. برای روشن‌تر شدن این امر به اصل ترزاقی در موارد تنشهای موثر اشاره می‌شود. طبق این رابطه تنش موثر وارد بر دانه‌های سازنده از تفاضل تنش اصلی وفشار منف