تعیین مسیر بهینه حفاری در یکی از میادین خلیج‌فارس به کمک مدل مکانیکی زمین

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

ناپایداری دیواره چاه به‌عوان یکی از اصلی‌ترین مشکلات در ضمن حفاری، مطرح است. این پدیده سبب اتلاف وقت و تحمیل هزینه‌های اضافی بر کارفرما می‌گردد. بر این اساس تلاش فراوانی برای رفع این مشکل صورت گرفته است. در این پژوهش سعی شده است تا با ساخت مدل مکانیکی زمین برای ناحیه مخزنی و استفاده از معیار شکست‌های متفاوت، ناپایداری دیواره بررسی گردیده و مسیری پایدار برای جلوگیری از مشکلات مربوط به آن، معرفی شود. بدین‌منظور نخست خواص مکانیکی سنگ به کمک داده‌های لاگ و مغزه برای ناحیه مخزنی محاسبه شد. در ادامه اندازه و جهت تنش‌های برجا در منطقه و در این سازند به کمک لاگ چگالی، چند ضلعی تنش، اطلاعات شکست دیواره و گزارشات حفاری به‌دست آمد. سپس سه معیار شکست به کار بسته شد و پنجره گل برای تمامی مسیرهای ممکن محاسبه گردید تا مسیر بهینه برای ورود به لایه مخزنی، معین و اثر انتخاب معیار بر تعیین آن روشن گردد. معیارهای شکست مورد استفاده شامل مور – کولمب، به‌عوان رایج‌ترین معیار و موگی– کولمب و لید تصحیح شده، با قابلیت استفاده از تنش میانی می‌باشند. بررسی نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد، بهینه‌‌ترین مسیر برای حفاری در این لایه، مسیری با شیب °60 وآزیموت 70 تا °80 است. همچنین مشخص شد که انتخاب معیار شکست، تاثیری بر تعیین مسیر بهینه ندارد هرچند معیارهای مختلف مقادیر متفاوتی را برای پنجره گل پیش‌بینی می‌کنند.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Well Path Optimization Approach in an Iranian Oil Field in the Persian Gulf Using a Mechanical Earth Model

نویسندگان [English]

  • Mostafa Orooji
  • Javad Ameri shahrabi
Petroleum Engineering Department, Amirkabir University of Polytechnics, Tehran, Iran
چکیده [English]

Wellbore instability is one of the main or principal problems during drilling. Instability’s issues may cost lots of money and time for companies. Therefore, immense efforts have been devoted to solve it. In this article, using a Mechanical Earth Model and various failure criteria, this problem has been analyzed, and the best stable trajectory has been determined in order to avoid drilling induced wellbore failures. On this purpose, first, the mechanical properties of rock have been specified through log and core data altogether. By the help of (1) density log, (2) Stress Polygon, (3) drilling reports and (4) wall failure data, the magnitude and azimuth of stresses in the region have been calculated. Then to find the stable well path and examine the effect of choosing failure criteria on this procedure, three failure criteria applied to determine safe mud window for all of the possible trajectories. Mohr – Coulomb, as the prevalent criteria, and Mogi - Coulomb and Modified Lade, as criteria that include effect of intermediate stress, are utilized. The results show that, a trajectory characterized by 60 degree inclination from a vertical well and 70-80 degree Azimuth is optimum orientation. Also it is founded out that various failure criteria give same results.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Well Path Optimization
  • Mud Window
  • Mechanical Earth Model
  • Failure Criterion
  • Geomechanic

[1]. Rabia H., “Well engineering and construction,” Entrac Consulting Publishing, 2001.##

[2]. Kang Y., Yu M., Miska S. and Takash N., “Wellbore stability: A critical review and introduction to DEM,” Society of Petroleum Engineers, 2009.##

[3]. Liz-Losada R. J. and Alejano L. R., “New safe mud weight window representation to prevent wellbore instability,” Society of Petroleum Engineers, 2000.##

[4]. Najibi A., Ghafoori M., Lashkaripour GH. and Asef M., “Empirical relations between strength and static and dynamic elastic properties of Asmari and Sarvak limestone, two main oil reservoirs in Iran,” Petroleum Science and Engineering, Vol. 126, pp. 78-82, 2014.##

[5]. Chang C., Zoback M D. and Khaksar A., “Empirical relations between rock strength and physical properties in sedimentary rocks,” Petroleum Science and Engineering., Vol. 51, No.3, pp. 223-237, 2006.##

[6]. Zoback M. D., Barton C. A., Brudy M., Castillo D. A., Finkbeiner T., Grollimund B. R., Moos D. B., Peska P., Ward C. D. and Wiprut D. J., “Determination of stress orientation and magnitude in deep wells”, Rock Mechanics and Mining Sciences., Vol. 40, No. 7, pp. 1049–1076, 2003.##

[7]. Lund B. and Zoback M. D. “Orientation and magnitude of in situ stress to 6.5 km in the Baltic Shield”, Rock Mechanics and Mining Sciences., Vol. 36, No. 2, pp. 169-190, 1999.##

[8]. Wiprut D. and Zoback M. D., “Constraining the stress tensor in the Visund field, Norwegian North Sea: Application to wellbore stability and sand production”, Rock Mechanics and Mining Sciences., Vol. 37, No. 1-2, pp. 317-336, 1999.##

[9]. Zoback M. D., “Reservoir geomechanic,” New York: Cambridge University Press., 2007.##

[10]. Fajer E., Holt R. M., Horsrud P., Raeen A. M. and Risnes R., “Petroleum related rock mechanics,” Second ed., Elsevier, Amsterdam, 2008.##

[11]. Peska P. and Zobak M. D., “Compressive and tensile failure of inclined well bores and determination of in situ stress and rock strength”, Geophysical Research., Vol. 100, No. 7, pp. 12791-12811, 1995.##

[12]. Maleki SH., Gholami R., Rasouli V., Moradzadeh A., Ghavami R. and Sadeghzadeh F., “Comparison of difference failure criteria in prediction of safe mud weigh window in drilling practice”, Earth-Science Review., Vol. 136, pp. 36-58, 2014.##

[13]. Haghi A. H., “Present-day stress of the central Persian Gulf: implications for drilling and well performance,” Tectonophysics., Vol. 608, pp. 1429-1441, 2013.##

[14]. Kaydrov T. and TutuncuA., “Integrated wellbore stability analysis for well trajectory optimization and field development in the west Kazakhstan field,” American Rock Mechanic Association., Vol. 46, 2012.##

[15]. Djurhuus J. and Adony B. S., “In-situ stress data from inversion of fracturing data from oil wells,” Petroleum Science and Engineering., Vol. 38, No. 3-4, pp. 121-130, 2001.##

[16]. پاژنگ س.، کدخدائی ع.، زمانی ب.، برگریزان م.، یوسف‌پور م.، "معرفی 17 گنبد نمکی مدفون و غیر مدفون بر اساس داده‌های لرزه‌ای در تنگه هرمز (بلوک F)،" نشریه پژوهش نفت ایران، دوره 84، 1صفحات 150-160، 1394.##

[17]. Al-AjmiAM., ZimmermanRW., “Stability analysis of vertical borehole using the Mogi-Coulomb failure criteria,” Rock Mechanics and Mining Sciences., Vol. 43, No. 8, pp. 1200-1211, 2006.##

[18]. Al-Ajmi A. M. and Zimmerman R. W., “Relation between the Mogi and the coulomb failure criteria”, Rock Mechanics and Mining Sciences., Vol. 43, No. 8, pp. 1200-1211, 2005.##

[19]. Ewy R. T., “Wellbore stability predictions by use of a modified Lade criterion,” SPE Drilling and Completion., Vol. 14, No. 2, 2005.##

[20]. Gholami R., Moradzadeh A., Rasouli V. and Hanachi J., “Practical application of failure criteria in determination safe mud weighs windows in drilling operation,” Rock Mechanics and Geotechnical Engineering., Vol. 6, pp. 13-25, 2013.##

[21]. Immerlberg N. and A. Eckert., “Wellbore trajectory planning for complex stress states,” 47th US Rock Mechanics/Geomechanic Symposium, American Rock Mechanics Association, 2013.##

[22]. Zare-ReisabadiMR., KaffashA., ShadizadehSR., Determination of optimal well trajectory during drilling and production based on borehole stability, Rock Mechanics and Mining Sciences., Vol. 56, pp. 77-87, 2012.##