بررسی ضریب پوسته در اطراف دهانه چاه در چاه‌های عمودی برای حالت‌های تک فازی و دو فازی با استفاده از شبیه‌سازی عددی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی نفت، پردیس بین‌المللی کیش، دانشگاه تهران، ایران

2 انستیتو مهندسی نفت، دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه تهران، ایران

3 گروه مهندسی نفت، پردیس بین‌المللی کیش، دانشگاه تهران، ایران/انستیتو مهندسی نفت، دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه تهران، ایران

10.22078/pr.2021.4379.2982

چکیده

آسیب سازند در اطراف دهانه چاه از مرحله حفاری چاه و تا برداشت از چاه با استفاده از روش‌های ازدیاد برداشت ثالثیه می‌تواند اتفاق بی‌افتد. جهت حفظ توان تولید چاه و از بین بردن آسیب سازند نیاز به شناخت دقیق عوامل ایجادکننده آسیب است. در این مقاله، شبیه‌سازی عددی رفتار تولید در اطراف یک مشبک در حالت تک فاز و دو فاز و همچنین، بررسی تأثیر هندسه مشبک‌کاری در آسیب سازند با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه‌براین، میزان آسیب سازند به‌علت نفوذ گل حفاری در درون مشبک‌ها آنالیز شده است. نتایج شبیه‌سازی با استفاده از داده‌های موجود در مقالات اعتبارسنجی شد و نتایج از انطباق مناسبی برخوردار می‌باشند. مدل شبیه‌سازی جریان تک فاز سیال در اطراف مشبک‌ها و همچنین مدل‌سازی نفوذ فیلترات گل‌حفاری به‌داخل سازند با استفاده از نرم‌افزار کامسول انجام شده و شبیه‌سازی جریان دوفازی در اطراف مشبک‌ها و تخمین آسیب سازند ناشی از آنها با استفاده از مدل حجم سیال (VOF) و توسط نرم‌افزار فلونت انجام گرفته است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که وجود ناحیه متراکم شده در اطراف مشبک تأثیر زیادی در افت فشار اضافی خواهد داشت. همچنین، تأثیر قطر و طول مشبک به‌خوبی آنالیز شده است. میزان افت فشار در اطراف مشبک هنگام وجود جریان چند فازی بیشتر از افت فشار جریان تک‌فازی است. پروفایل نفوذ فیلتراسیون گل‌حفاری در درون مشبک‌ها آنالیز گردید و نتایج نشان می‌دهند که در حالت مشبک‌های تمیز و با تراوایی بالا نفوذ فیلتراسیون عمیق‌تر است.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Skin Factor Around the Wellbore of Vertical Wells using the Developed Numerical Model for Single-phase and Two-phase States

نویسندگان [English]

  • Maryam Boloorian 1
  • Mohammad Reza Rasaei 2
  • Ali Nakhaee 3
1 Department of Petroleum Engineering, Kish International Campus, University of Tehran, Iran
2 Institute of Petroleum Engineering, School of Chemical Engineering, University of Tehran, Iran
3 Department of Petroleum Engineering, Kish International Campus, University of Tehran, Iran Institute of Petroleum Engineering, School of Chemical Engineering, University of Tehran, Iran
چکیده [English]

Formation damage in hydrocarbon reservoirs around the wellbore is inevitable, and it can happen from the earliest stages of drilling to the latest hydrocarbon recovery stages by tertiary enhanced recovery methods. Numerical simulations of production behavior around wellbore perforation in single-phase and two-phase states have been conducted by the CFD method to investigate the effect of perforation geometry on formation damage. Moreover, formation damage due to drilling mud penetration into the perforations by dispersion mechanism has also been analyzed. The results of the simulation were validated in good accordance with the published data. Based on simulation results, although perforations enhance the drilling mud penetration damage, especially for perforation lengths up to 20 cm, they can effectively reduce perforation skin if they become adequately cleaned. Perforation density, length, and diameter have the most pronounced effect on reducing the skin factor. There is almost a linear relationship between skin factor and clean perforation diameter. Since larger diameters come with shorter lengths, perforation optimization is required according to casing material, hole size, rock mineral, and perforation technology available.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Formation Damage
  • perforation
  • drilling mud filtration penetration
  • Two-Phase Flow
  • Numerical Simulation
[1]. Ahmmad M J, Rahman M A, Zheng L, Alam J M, Butt S D (2017) Numerical investigation of tow- phase flow in a perforated tunnel, Journal of Natural Gas Science and Engineering.##
[2]. Alshawaf Mohammed H A (2013) Impact of completion on wellbore skin effect, EAGE Annual Conference and Exhibition incorporating, (SPE) Europe, London, UK. ##
[3]. Carnegie A (1997) Application of computer models to optimize perforating efficiency, Asia Pacific Oil and Gas Conference (SPE), Kuala Lumpur. ##
[4]. Civan F, Liu.X (1993) Characterization and prediction of formation damage in two-phase flow system, SPE Society of Petroleum Engineers, OnePetro. ##
[5]. Civan F, Engler W T (1994) Drilling mud filtrate invasion—improved model and solution, Journal of Petroleum Science and Engineering, 11, 3: 183-193. ##
[6]. Civan F (1994) Evaluation and comparsion of the formation damage models, Formation Damage Control Symposium, (SPE) Lafayette, Lousiana, USA. ##
[7]. Donaldson E C, Chernoglazov V (1987) Characterization of drilling mud fluid invasion, Journal of Petroleum Science and Engineering, 1, 1: 3-13. ##
[8]. Fluent, Inc.,(2006),FLUENT 6.3 User’s Guide, Fluent Documentation, 1-44. ##
[9]. Furui K (2004) A comprehensive skin factor model for well completion based on finite element simulations, Doctor of Philosophy, University of Texas at Austin. ##
[10]. Ghahri P, Jamiolahmady M, Sohrabi M S (2009) A new skin factor formulation for flow around horizontal wells including anisotropy, In Comsol Multi-physic Conference. ##
[11]. Movahedi H, Vasheghani Farahani M, Masihi M (2020) Development of a numerical model for single and two-phase flow simulation in perforated porous media, Journal of Energy Resources Technology, ASME. ##
[12]. Muskat M (1943) The Effect of casing perforations on well productivity, AIME, 151, 1: 175–187. ##
[13]. Neguyen t,(1986) Experimental study of Non-darcy flow through perforations, In SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Society of Petroleum Engineers, OnePetro. ##
[14]. Pucknell J K, Clifford P J(1991) Calculation of total skin factors, Offshore Europe Conference (SPE), Aberdeen. ##
[15]. Soroush M, Roostaei M, Mohammadtabar M, Hosseini S A, Mahmoudi M, Sadrzadeh M, Ghalambor A, Fattahpour V (2020) Design for reliability: purpose driven sand control methods for cased and perforated wells, Annual Technical Conference and Exhibition (SPE), Denver, Colorado, USA,  1-27. ##
[16]. Sun D, Li B, Gladkikh M, Satti R, Evans R (2011) Comparison of skin factors for perforated completions calculated with computational fluid dynamics software and a semi-analytical model, In SPE European formation damage conference, Netherlands, OnePetro. ##
[17]. Yan J, Jiang G, Wang F, Fan W, Su C (1998) Characterization and prevention of formation damage during horizontal drilling, SPE Drilling and Completion, 243-249. ##
[18]. Yildiz T (2006), Assessment of total skin factor in perforated wells, SPE Reservoir Evaluation and Engineering, 9, 01: 61-76. ##