بهینه سازی مشبک‌کاری چاه‌های نفتی بر اساس تنش‌ ناهمسانگرد و مدل ژئومکانیکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مکانیک سنگ دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده فنی و مهندسی،تهران، ایران

3 دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده فنی و مهندسی

چکیده

پس از حفر چاه و برای دستیابی به ماده نفتی از سازند حفاری شده با توجه به اطلاعت موجود و دریافت شده از تصویرگرها، نقاط نت که احتمال وجود ماده نفتی در آن ها بیشتر از سایر نقاط است، مشخص می گردد. حال دیواره چاه حفر شده، در نقاط مشخص شده مشبک کاری می‌شود. مشبک کاری لایه بهره دهی فرآیندی بسیار مهم و تاثیر گذار در عملیات تکمیل چاه خواهد بود. در واقع می‌توان گفت که مشبک کاری کلید اصلی دستیابی به نفت در مخازن هیدروکبری پس از حفر چاه است. در این پایان نامه ابتدا به معرفی انواع روش های مشبک کاری و فرآیند های مربوط به تکمیل چاه پرداخته شده است. سپس بر اساس داده های اولیه مربوط به یکی از سازند های جنوب غربی کشور عزیزمان ایران، مدل سازی سه بعدی به وسیله نرم افزار Flac3D جهت مشخص نمودن جهت بهینه مشبک کاری برای دستیابی به تولید بیشتر صورت گرفته است. برنامه استاتیکی – دینامیکی Flac3D آنالیز سریع و پیوسته لاگرانژی را به وسیله روش تفاضل محدود یا همان FDM انجام می‌دهد. نرم افزار مورد استفاده در راستای این مدل سازی از مدل رفتاری Strain softening/hardening استفاده شده است. در راه دستیابی به تولید بیشتر ماده نفتی، مقدار تولیدی ماسه یا همان Sand production با بررسی زون های پلاستیک تشکیل شده و میزان جابه جایی نقاط مختلف چاه در محیطی با آنیزوتروپی تنش تجزیه و تحلیل گردیده است. نتایج نشان می‌دهد که بهینه زاویه مشبک کاری در جهت تنش افقی مینیمم یعنی همان σ_h بوده و در این زاویه مقدار جابه جایی ابتدا و انتهای مناطق شبک کاری شده بسیار کمتر از حالات دیگر بوده است. البته از تاثیر چگالی مشبک کاری در یک نقطه نیز نمی‌توان صرف نظر نمود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of strain shear plastic, displacements and stress concentration for lessening the amount of sand production and increasing oil production.

نویسندگان [English]

  • ehsan taheri 1
  • Ahmadreza Khodayari 2
  • Kaamran Goshtasbi 3
1 استادیار
2 Tarbiat Modares University, Engineering and Technical Department
3 Tarbiat Modares University, Engineering and Technical Department
چکیده [English]

After drilling wells for obtaining oil from drilled formation based on the available
information which was received from the illustrators, the points where the
probability of oil content is more than other points are identified. Now, the walls of
drilled wells perforated in some net points where the possibilities of having oil in
this condition are more than the other state of affairs. Perforation of the production
layer will be a very crucial and effective process in the operation of wellbore
completion. In fact, it can be said that perforation is the main key to achieving oil in
hydrocarbon reservoirs after drilling wells. In this thesis, based on preliminary data
related to one of the formations of southwestern Iran, 3D modeling has been done
by Flac3D software in order to determine the optimal perforation direction to
achieve more production. Flac3D is a static-dynamic program which performs fast
Lagrangian Analysis by finite difference method. To model the proposition, the
strain softening behavioral model has been used in Flac3D software.
This model has been designed as a constant discharge. In order to optimize
production from the well, factors such as displacements of perforations, strain shear
plastic and stress concentration in critical points have been investigated by applying
different scenarios of oriented perforations.
The results show that the optimal angle is obtained when the perforations are one in
the direction of minimum horizontal stress and the other in the direction of
maximum horizontal stress which makes a 90degree angle together.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Perforation
  • Stress Anisotropy
  • Flac3D
  • Finite Difference
  • Strain Softening Hardening

مراجع

Norouzi, P., Baghbanan, A., & Hashemolhosseini, H. (2018). Effect of coupled triaxial stress-perforation on fracture mechanism and acoustic wave velocity of limestone. Journal of Petroleum Science and Engineering, 170, 409-421.
Morita, N., & Boyd, P. A. (1991, January). Typical sand production problems case studies and strategies for sand control. In SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Society of Petroleum Engineers.
Veeken, C. A. M., Davies, D. R., Kenter, C. J., & Kooijman, A. P. (1991, January). Sand production prediction review: developing an integrated approach. In SPE annual technical conference and exhibition. Society of Petroleum Engineers.
Wang, Z., Wei, J., Zhang, J., Gong, B., & Yan, H. (2010). Optimization of perforation distribution for horizontal wells based on genetic algorithms. Petroleum Science, 7(2), 232-238.
Wang, Y., & Dusseault, M. B. (1996, January). Sand production potential near inclined perforated wellbores. In Annual Technical Meeting. Petroleum Society of Canada.
Zeng, F., Peng, F., Zeng, B., Guo, J., Pati, S., Zhang, S., & Chen, Z. (2019). Perforation orientation optimization to reduce the fracture initiation pressure of a deviated cased hole. Journal of Petroleum Science and Engineering, 177, 829-840
Li, X., Feng, Y., & Gray, K. E. (2018). A hydro-mechanical sand erosion model for sand production simulation. Journal of Petroleum Science and Engineering, 166, 208-224.
Jinzhou, Z. H. A. O., Xiyu, C. H. E. N., Yongming, L. I., Bin, F., & Wenjun, X. (2017). Numerical simulation of multi-stage fracturing and optimization of perforation in a horizontal well. Petroleum Exploration and Development, 44(1), 119-126.
Wei, P., Dechun, C., Zhang, Z., Jiang, L., Changheng, L. I., Xu, Z. H. A. O., & Bing, W. A. N. G. (2012). Segmentally variable density perforation optimization model for horizontal wells in heterogeneous reservoirs. Petroleum Exploration and Development, 39(2), 230-238.
Hagoort, J. (2007). An analytical model for predicting the productivity of perforated wells. Journal of Petroleum Science and Engineering, 56(4), 199-218.
Abass, H. H., Brumley, J. L., & Venditto, J. J. (1994, January). Oriented perforations-a rock mechanics view. In SPE annual technical conference and exhibition. Society of Petroleum Engineers.
Nouri-Ganbalani, A., Nouri-Ganbalani, G., & Hassanpanah, D. (2009). Effects of drought stress condition on the yield and yield components of advanced wheat genotypes in Ardabil, Iran. Journal of Food, Agriculture & Environment, 7(3/4), 228-234.
FLAC3D 6.0 Theory and Background.
Rutqvist, J., & Stephansson, O. (2003). The role of hydromechanical coupling in fractured rock engineering. Hydrogeology Journal, 11(1), 7-40.
Zhao, X. G., & Cai, M. (2010). A mobilized dilation angle model for rocks. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 47(3), 368-384.
Alejano, L. R., Rodriguez-Dono, A., Alonso, E., & Manín, G. F. (2009). Ground reaction curves for tunnels excavated in different quality rock masses showing several types of post-failure behaviour. Tunnelling and Underground Space Technology, 24(6), 689-705.
Cabezas, R. E., & Vallejos, J. A. (2019, June). Analysis of the Mobilization of Strength Parameters in Brittle Intact Rock. In 53rd US Rock Mechanics/Geomechanics Symposium. OnePetro.
Nouri, A., Vaziri, H., Kuru, E., & Islam, R. (2006). A comparison of two sanding criteria in physical and numerical modeling of sand production. Journal of petroleum science and engineering, 50(1), 5
امری، ح. ( 1396 ). بررسی رفتار پی شمعی منفصل تحت بار های استاتیکی. دانشگاه صنعتی اصفهان.
جعفری زاده، س. خسروانیان، ر & اقبال پور، ب. ( 1394 ). مشبک کاری و اهمیت انتخاب نوع آن. مجموعه مقالات چهارمین کنفرانس ملی مهندسی مخازن هیدروکربوری و صنایع بالادستی، ایران، تهران، مرکز همایش های صدا و سیما
پلاسید، ن. ( 1385 ). تعیین پارامتر های طراحی (شامل ابعاد و جهت) شبکه در چاه های نفت از دیدگاه ژئومکانیکی (همراه با مطالعه موردی). دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی معدن، متالورژی و نفت.
جوانمردی، الف. ( 1395 ). مدل سازی تأثیر آرایش و سایز مشبک کاری در تولید ماسه. دانشکده فنی دانشگاه آزاد اسلامی.
قاسمی، الف. ثروتی، م. بهرامی، ش.& رحیم زاده، ب. ( 1398 ). تحلیل ژئومتری گنبدهای نمکی با استفاده از شاخص های ژئومورفولوژی نمونة مطالعه: گنبدهای نمکی منطقة لار فارس. مجله جغرافیا و برنامه ریزی محیطی.
نشریه علمی ژئومکانیک نفت
دوره 4، شماره 4
فروردین 1401
صفحه 48-67

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار