مدل‌سازی عددی رفتار چاه نفت در سازند نمکی (مطالعه موردی: یکی از چاه‌های نفت میدان کوپال)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی معدن، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

چکیده

سازندهای نمکی به عنوان یکی از مهم‌ترین تله‌های نفتی شناخته شده‌اند. به همین دلیل حفاری چاه نفت در لایه‌های نمکی و نگهداری آن در زمان بهره‌برداری، از مهم‌ترین مسائل در مهندسی حفاری و از جمله عوامل تاثیرگذار بر طول عمر یک میدان نفتی به شمار می‌رود. از دست رفتن این چاه‌ها علاوه بر هدر رفتن وقت و هزینه، بهره‌برداری از حجم عظیمی از ذخایر را با مشکل روبرو می‌کند. از مشکلاتی که در عملیات حفاری و پس از آن در این سازندها روی می‌دهد، می‌توان به گیرافتادن رشته حفاری، کاهش قطر چاه و مچالگی یا برش لوله‌های جداری اشاره کرد. همگرایی دیواره چاه در نمک‌ها در اثر پدیده خزش به وجود می‌آید. خزش یک پدیده وابسته به زمان است و تحت تنش ثابت رخ می‌دهد. در این پژوهش، ابتدا با نمونه‌گیری و انجام آزمون‌های آزمایشگاهی، مشخصات ژئومکانیکی یکی از چاه‌های میدان نفتی کوپال به‌دست آمده و در نهایت با استفاده از نتایج آزمون خزش انجام گرفته بر روی نمونه، به کمک نرم‌افزار FLAC2D، رفتار خزشی لایه‌های نمک پیرامون این چاه تحت مدل‌سازی عددی قرار گرفته است. مدل‌سازی‌های انجام شده در دو حالت هنگام حفاری و پس از حفاری (در تماس با لوله‌های جداری) و با استفاده از مدل ویسکوپلاستیک برگر انجام گرفته است. مدل‌سازی‌ها در حین حفاری نشان می‌دهد استفاده از سیال حفاری با وزن PPG 18 به خوبی همگرایی را کنترل می‌کند. همچنین در حالتی که سیمان کاری پشت لوله جداری مناسب باشد، گسیختگی لوله جداری رخ نخواهد داد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Modeling of Behavior of Oil Well in Salty Formation (Case Study: An Oil Well in Kupal Oil Field)

نویسندگان [English]

  • Mazeyar Miraly
  • Mehdi Hosseini
Department of Mining Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
چکیده [English]

Salty formations are considered as one of the most important petroleum traps. Thus, oil well drilling in salty formations and its support are among the most significant issues in drilling engineering and one of the most important factors in the life of an oil well. Not only does the loss of these wells cause waste of time and money, but it also hinders the exploitation of large volumes of reservoirs. Among the problems which occur during and after the drilling operations in salty formations, we can mention some of the important problems; such as, trapping of the drill string, decrease in the diameter of the well, and crumpling or shearing in the casing. Convergence of the well lining in salty formations is caused by creep. Creep is a time-dependent phenomenon which occurs under constant stress. Initially, the geo-mechanical properties of one of the wells in Kupal oil field were obtained in this study by sampling and laboratory testing. Afterwards, using the results of a creep test on the sample, the creep behavior of a salt layer around the well was modeled by FLAC2D software.  The modeling was done in the two states of drilling ((1) during the drilling and (2) after the drilling (in contact with the casing)) by using the Viscoplastic-burger model. Modeling during the drilling illustrated that using drilling fluid with the weight of 18 pounds per gallon  controlled the convergence very well. The findings would also demonstrated that casing rupture would not occur if the cement work behind the casing  was appropriate.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Salty Formation
  • Oil Well
  • Numerical Modeling Creep
  • FLAC2D Software

[1]. فارسی مدان م.، "بررسی اثر خزش سنگ در ایجاد مچالگی لوله‌های جداری در میدان نفتی مارون"، پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی معدن، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، ایران، 1390.##

[2]. شیرین‌آبادی ر.، "تحلیل پایداری چاه نفت در سازند آسماری، مخزن مارون"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد مهندسی معدن (استخراج)، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، ایران، 1385.##

[3] Mengjiao Y., Chevevert M. and M.Sharma M., “Chemical-mechanical wellbore instability model for shales: accounting for solute diffusion”, Center for Petroleum and Geosystem Engineering, The university of Taxas at Austin, CPE2. 502 Austin, 2003.##

[4] Zhao Y. and Zhang Y., “Creep numerical analysis of bedded rock salt gas storage”, Instrumentation, Testing and Modeling of Soil and Rock Behavior, pp. 248-255, 2011. ##

 [5] Wang H. and Samuel R., “Geomechanical modeling of wellbore stability in salt formations”, Paper Presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Sept. 2 Oct., USA, SPE 166144, 2013. ##

[6] Lira W., Gonçalves G., Araujo C., Ramos Junior A. and  Frery A., “Thermomechanical effect of vertical well drilling in salt rocks in selected cases”, Engineering Computations, Vol. 32, No. 5, pp.1307 – 1322, 2015.##

[7]. زارعیان جهرمی الف.، کریمی نسب س.، جلالی فر ح.، "تحلیل نرخ همگرایی دیواره چاه‌های نفت در اثر پدیده خزش در سازندهای نمکی"، سومین کنفرانس مهندسی معدن ایران، 9-7 بهمن، یزد، ایران، 1388.##

[8]. توکلی ح.، امیرشیرزاد، ب.، دشت بزرگی ج.، "تاثیر جریان لایه‌های نمک بر پایداری لوله‌های جداری چاه‌های نفتی میدان مارون"، اولین کنفرانس فناوری های معدنکاری ایران، 17-15 شهریور، یزد، ایران، 1391.##

[9]. سلیمانی ب.، محمدی ی.، "مطالعه سنگ‌شناسی پوش سنگ مخزن آسماری با استفاده از روش‌های چاه‌پیمایی (GR) و پتروگرافی میدان نفتی کوپال"، فصلنامه زمین‌شناسی کاربردی، سال 5، شماره 4، صفحات 300-310، 1388.##

[10]. دشت بزرگی ج.، محمدی ه.، صالحی کسایی، م. ح.، علی محمدی ع.، "بررسی دلائل آسیب دیدگی لوله‌های جداری میدان مارون و راه حل‌های پیشنهادی، مجله اکتشاف و تولید، شماره 56، صفحات 49-52، 1388.##

[11]. Fredrich J. T. and Fossum A. F., “Large-scale three-dimensional geomechanical modeling of reservoirs: examples from California and the Deepwater Gulf of Mexico”, Oil & Gas Science and Technology, Rev. IFP, Vol. 57, No. 5, pp. 423-441, 2002. ##

[12]. گزارش‌های منتشر نشده شرکت ملی مناطق نفت خیز جنوب.##

[13]. Itasca, "Manual of FLAC ver. 7.00", 2011.##

[14]. فاروق حسینی م.، محمودی دوم نیاسر ح.، احمدی م.، ساعتی و.، "تعیین پارامترهای خزشی سنگ‌های پی سد گتوند به روش آزمایشگاهی و مقایسه آن با مدل‌سازی عددی"، نشریه دانشکده فنی، دوره 42، شماره 5، ص 577-586، 1387.##

[15]. کلانتری ف.، "مکانیک محیط های پیوسته"، انتشارات دانشگاه گیلان، 1380.##