تمكّن علماء من جامعة بيرم التقنية في روسيا من تطوير نموذج رياضي مبتكر يهدف إلى تحسين دقة تقييم الإجهادات في المناطق المحيطة بآبار النفط، مما يسهم في تعزيز استقرارها وزيادة إنتاجيتها، يُعتبر هذا الابتكار خطوة مهمة في مجال صناعة النفط، حيث يُتوقع أن يُحدث تحولا كبيرا في عمليات الحفر والإنتاج.

أهمية النمذجة الجيوميكانيكية في صناعة النفط

تُستخدم النمذجة الجيوميكانيكية على نطاق واسع في عمليات إنشاء وتطوير حقول النفط والغاز، تساعد هذه التقنية في اختيار المعدات المناسبة للحفر في الطبقات الصخرية، وتحديد المسار الأمثل للبئر، بالإضافة إلى تقييم استقرار التكوينات الصخرية أثناء عمليات الحفر والإنتاج، ومع ذلك فإن الحلول التحليلية الحالية غالبا ما تكون غير دقيقة، حيث لا تأخذ في الاعتبار جميع العوامل المؤثرة، بما في ذلك هندسة قنوات التثقيب، مما قد يؤدي إلى انخفاض إنتاجية البئر وزيادة مخاطر عدم الاستقرار.

تفاصيل النموذج الرياضي المبتكر

قام علماء جامعة بيرم بتصميم نموذج رياضي متقدم يتضمن عدة عناصر رئيسية، مثل العمود الغلافي، والحجارة الأسمنتية، والصخور المشبعة بالنفط، كما يأخذ النموذج في الاعتبار هندسة قنوات التثقيب، مما يجعله أكثر واقعية ودقة، ويتم استخدام عناصر اتصال خاصة لتقييم التفاعل بين مكونات الدعم المختلفة، مما يعزز من فعالية النموذج في محاكاة الظروف الحقيقية.

وأوضح الدكتور سيرغي بوبوف، مدير مختبر معهد مشكلات النفط والغاز التابع لأكاديمية العلوم الروسية، أن هذا النموذج يسمح بحساب توزيع الضغوط بدقة عالية، وتقييم هامش الأمان للغلاف والحجر الأسمنتي ومنطقة البئر بأكملها، كما يأخذ النموذج في الاعتبار جميع الخصائص التصميمية للبئر، مما يتيح التنبؤ باستقراره ومنع حدوث حالات الطوارئ.

نتائج اختبار النموذج

تم اختبار النموذج باستخدام برنامج ANSYS 19، حيث أظهرت النتائج دقة عالية في التقييم، عند تطبيقه على بئر عمودي بسيط دون ثقوب أو غلاف، بلغ انحراف النتائج عن الصيغ الكلاسيكية 3.8% فقط، مما يؤكد على موثوقية النموذج وقدرته على تقديم نتائج دقيقة.

وأشار سيرغي تشيرنيشيف، رئيس قسم تكنولوجيا النفط والغاز في الجامعة، إلى أن النموذج يسمح بتقييم قدرة عناصر الدعم على تحمل الأثقال، على سبيل المثال، بلغ عامل الأمان للحجر الأسمنتي ما بين 2 إلى 3 وحدات، وللعمود الغلافي ما بين 3 إلى 4 وحدات، مما يدل على استقرار عالٍ للهيكل.

آفاق مستقبلية لصناعة النفط

يُعتقد أن هذا الابتكار سيفتح آفاقا جديدة لزيادة فعالية حقول النفط، حيث ستساعد النمذجة الجيوميكانيكية الأكثر دقة في تحسين اختيار المعدات، وتصميم الآبار، وتقليل المخاطر المرتبطة بعمليات الحفر والتشغيل، وبالتالي، سيكون لهذا النموذج تأثير إيجابي على صناعة النفط العالمية، مما يعزز من كفاءة الإنتاج ويقلل من التكاليف التشغيلية.

في الختام، يُعد هذا الابتكار خطوة مهمة نحو تحسين استقرار وإنتاجية آبار النفط، مما يعكس التقدم التكنولوجي الذي تشهده صناعة الطاقة على مستوى العالم.