بررسی پتانسیل وقوع خودمهاری چاه به عنوان یکی از روش های کنترل فوران در حفاری چاه های آب های عمیق

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

مهندسی نفت-دانشکده نفت-دانشگاه صنعتی امیرکبیر-تهران-ایران

10.22107/jpg.2022.178078.1089

چکیده

کیک به ورود سیالات مخزن به داخل چاه گفته می شود که مشکلات زیادی را حین عملیات حفاری به وجود می آورد. در سازندهای پرفشار با مقاومت استحکامی کم، احتمال وقوع خودمهاری چاه با مکانیزم پل‌زدگی بیشتر خواهد بود. شرایط فروتعادلی که حین وقوع کیک به وجود می‌آید، باعث ناپایداری دیواره چاه شده و ریزش دیواره چاه ممکن است باعث به وجود آمدن پدیده خودمهاری و در نتیجه منجر به کنترل کیک گردد.. در این پژوهش پتانسیل وقوع خودمهاری طبیعی و توانایی آن برای جلوگیری از وقوع فوران، در یکی از چاه‌های آب های عمیق در دریای خزر مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور از چند سری شبیه سازی های عددی نیمه کوپل برای ارزیابی پروفایل فشار دیواره چاه و ناپایداری دیواره به عنوان تابعی از‌ زمان در شرایط کیک استفاده شده است. شبیه سازی های انجام شده در یک سناریوی خاص از فوران نشان می‌دهد که قطعات سنگ جدا شده از دیواره چاه در طول وقوع کیک، در درون سیال سازند در حال حرکت، معلق می‌مانند، به گونه ای که احتمال پلاگ شدن چاه و وقوع خود مهاری از طریق تجمع خرده های حفاری در درون چاه کم خواهد بود. از طرف دیگر ورود خرده سنگ های حاصل از ریزش دیواره چاه به داخل چاه باعث افزایش سریع غلظت مواد جامد موجود در درون سیال می شود. به طوری که پس از گذشت زمان مشخصی از وقوع کیک، این غلظت به یک حد بحرانی رسیده و پل‌زدگی مانع از گسترش کیک و تبدیل آن به فوران می شود.

کلیدواژه‌ها


[1] Nesheli, B.A.  (2010). Rock Mechanics Aspects of Blowout Self-containment. Texas A & M University.
[2] Skalle, P., H. Jinjun, and A. Podio. (1999). Killing methods and consequences of 1120 gulf coast blowouts during 1960-1996. in Latin American and Caribbean Petroleum Engineering Conference. Society of Petroleum Engineers.
[3] Al-Qattan, F. and M. Alam. (2014). Challenges of Drilling HPHT High H2S Content Well Focusing Effective Well Control Measures with Consideration to SimOps. in IPTC 2014: International Petroleum Technology Conference.
[4] Babalola, S.D., (2015) Effect of Mud Cake and Temperature on Wellbore Collapse Initiation Pressure Using Different Failure Criteria.
[5] Willson, S., A. Nagoo, and M. Sharma. (2013). Analysis of potential bridging scenarios during blowout events. in SPE/IADC Drilling Conference. Society of Petroleum Engineers.
[6] Adams, N. and L. Kuhlman. (1990). Case history analyses of shallow gas blowouts. in SPE/IADC Drilling Conference. Society of Petroleum Engineers.
[7] Nesheli, B.A. (2006). Rock Mechanics Aspects of Blowout Self-containment. Texas A&M University.
[8] Frankel, N. and A. Acrivos. (1967). On the viscosity of a concentrated suspension of solid spheres. Chemical Engineering Science. 22(6): p. 847-853.
[9] Eaton, L.F. (1999). Drilling through deepwater shallow water flow zones at Ursa. in SPE/IADC drilling conference. Society of Petroleum Engineers.
[10] Akbarnejad-Nesheli, B. and J.J. Schubert. (2006). Effect of Water Depth on Bridging Tendencies in Ultradeepwater Blowouts in Gulf of Mexico. in SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Society of Petroleum Engineers.
[11] Willson, S.M. A (2012).Wellbore Stability Approach For Self-Killing Blowout Assessment. in SPE Deepwater Drilling and Completions Conference. Society of Petroleum Engineers.
[12] Hasan, A.R. and C.S. Kabir. (1988). Predicting multiphase flow behavior in a deviated well. SPE Production Engineering. 3(04): p. 474-482.
[13] Hasan, A. and C. Kabir. (1992). Two-phase flow in vertical and inclined annuli. International Journal of Multiphase Flow. 18(2): p. 279-293.
[14] Lyons, W. (2009). Working guide to petroleum and natural gas production engineering. Gulf Professional Publishing.
[15] Zigrang, D. and N. Sylvester. (1982) Explicit approximations to the solution of Colebrook's friction factor equation. AIChE Journal. 28(3): p. 514-515.
[16] Rasouli, V., Z.J. Pallikathekathil, and E. Mawuli. (2011). The influence of perturbed stresses near faults on drilling strategy: a case study in Blacktip field, North Australia. Journal of Petroleum Science and Engineering. 76(1): p. 37-50.
[17] Maleki, S., et al. (2014) Comparison of different failure criteria in prediction of safe mud weigh window in drilling practice. Earth-Science Reviews. 136: p. 36-58.
[18] Gholami, R., et al. (2014). Practical application of failure criteria in determining safe mud weight windows in drilling operations. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 6(1): p. 13-25.
[19] Bradley, W. (1979). Failure of inclined boreholes. ASME J. Energy Resour. Technol. 101(4) p. 232-239.
[20] Fjar, E., et al. (2008). Petroleum related rock mechanics. Vol. 53. Elsevier.
[21] Goodman, R.E. (1989). Introduction to rock mechanics. Vol. 2: Wiley New York.
[22] Einstein, A. (1906). Effect of suspended rigid spheres on viscosity. Ann. Phys. 19: p. 289-306.
[23] Senapati, P.K., D. Panda, and A. Parida (2009). Predicting viscosity of limestone–water slurry. Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering. 8(03): p. 203.
[24] Nur, A. and Z. Wang. (1989). Seismic and acoustic velocities in reservoir rocks: recent developments. Vol. 10: Soc of Exploration Geophysicists.
[25] Afsari, M., et al. (2009). Mechanical Earth Model (MEM): an effective tool for borehole stability analysis and managed pressure drilling (Case Study). in SPE Middle East Oil and Gas Show and Conference. Society of Petroleum Engineers.
[26] Plumb, R. (1994). Influence of composition and texture on the failure properties of clastic rocks. in Rock Mechanics in Petroleum Engineering. Society of Petroleum Engineers.
[27] Heidbach, O., et al., The world stress map database release 2008, doi: 10.1594/GFZ. WSM. Rel2008, 2008.