بررسی تغییرشکل دیواره چاه ناشی از رفتار خزش در سنگ نمک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشگاه علوم و تحقیقات تهران

چکیده

در این مطالعه، تغییرشکل دیواره چاه ناشی از رفتار خزش در سنگ نمک طی عملیات حفاری و نیز مچالگی لوله‌جداری در زمان تولید برای یکی از میادین نفتی جنوب غرب ایران مورد بررسی قرار گرفته است. در میدان نفتی مورد نظر، 3 چاه (A، B و C) با ویژگی‌های لازم انتخاب شدند. تحلیل‌ها با توسعه یک مدل عددی سه بعدی کوپل شده زمین-چاه-سیال و به کمک نرم‌افزار تفاضل محدود FLAC3D انجام شد. ابتدا تغییرشکل دیواره چاه در زمان عملیات حفاری (بدون نصب لوله جداری) و با درنظر گرفتن وزن گل‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مدلسازی عددی نشان داد که افزایش وزن گل تا مقدار مشخصی سبب کاهش تغییرشکل و همگرایی دیواره چاه می‌گردد و با افزایش بیش از اندازه آن، سبب تغییرشکل‌های واگرایی دیواره چاه شده که می‌تواند باعث ایجاد شکستگی‌های کششی در دیواره چاه و در نتیجه هرزروی گل حفاری و ناپایداری چاه گردد. بهینه‌ترین وزن گل‌های حفاری برای چاه‌های شماره A و B، pcf 145 (به‌ترتیب با همگرایی cm 76/3 و 93/3) و برای چاه شماره C، pcf 140 (با همگرایی cm 94/3) برآورد گردید. سپس به‌منظور بررسی اثر لوله‌جداری بر تغییرشکل دیواره چاه (چاه شماره B و C)، تحلیل‌های عددی در دوحالت مختلف انجام شد؛ یکی چاه جداره‌گذاری شده بدون سیمان و دیگری چاه جداره‌گذاری‌شده به همراه سیمان. با اجرای سیمان در پشت لوله‌جداری، مقادیر حداکثر تنش اعمال شده بر روی دیواره چاه B از MPa90/446 (چاه جداره‌گذاری‌شده بدون سیمان) به MPa 350 کاهش یافته است (همگرایی mm20/0). همچنین برای چاه C، حداکثر تنش بر روی دیواره آن از MPa 4/435 (چاه جداره‌گذاری شده بدون سیمان) به MPa 1/387 کاهش یافته است (همگرایی mm 12/0). با اعمال سیمان در پشت لوله‌جداری، میزان تغییرشکل کاهش یافته و در نتیجه پایداری چاه در برابر وقوع پدیده گسیختگی و مچالگی لوله‌جداری به شکل قابل توجهی افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of the wellbore wall deformation due to creep behavior in rock salt

نویسنده [English]

  • Ali Naghi Dehghan
چکیده [English]

In this study, the deformation of wellbore wall due to creep behavior in the salt rock was investigated during drilling and production operations in one of the oil fields of Iran. Therefore, in this oil field, three wells with the required characteristics were selected. To address this, a numerical ground-well-fluid coupled model was developed by the finite difference method (FDM) in FLAC3D for basis of this research. In the first step, the deformation of the wellbore wall was investigated during the drilling operation without the use of the casing and considering the different mud weight for 10 days. The results showed that increasing the mud weight reduced the deformation and convergence of the wellbore wall. Excessive mud weight will lead to divergent deformations which can cause tensile fractures on the wellbore wall, resulting in the lost circulation and instability of the wellbore. The optimum mud weight for wells A and B was 145 pcf (with the convergence of 3.76 cm and 3.93 cm, respectively) and for well C was pcf 140 (with the convergence of 3.94 cm). In order to investigate the effect of the casing on wellbore wall deformation (wells numbers B and C), the analyses were performed in two states; (1) running the casing in the wellbore without the cementing operation and (2) running the casing in the wellbore with the injection of cement behind it. By considering the cement behind the casing, the maximum stress applied to the wellbore wall B was reduced from 446.90 MPa to 350 MPa. Also for well C, the maximum stress on its wall was decreased from 435.4 MPa to 387.1 MPa. By reducing the stress on the wellbore wall, the deformation rate is reduced and as a consequence, the stability of wellbore is significantly increased against casing collapse.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wellbore deformation
  • Stability Analysis
  • Creep
  • Numerical modeling