آنالیز حساسیت خصوصیات ژئومکانیکی سازند موثر بر پایداری چاه های نفتی در حین حفاری فروتعادلی در یکی از میادین جنوب غربی ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی معدن گرایش ژئومکانیک نفت

2 استادیار، بخش استخراج، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، گروه نفت، ژئومکانیک نفت

3 دانشجوی کارشناسی، گروه استخراج، دانشکده‌ مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، یزد، ایران

چکیده

حفاری فروتعادلی به منظور کاهش صدمه به سازند، کاهش هزینه­‌ها و افزایش سرعت حفاری مورد توجه قرار گرفته است. علی­رغم این مزیت‌­ها اجرای حفاری فروتعادلی به دلیل خطرات ناشی از پایین‌­تر بودن فشار سیال حفاری از فشار سازندی نیازمند مدل‌­سازی و بررسی دقیق پیش از اجرا عملیات حفاری می­‌باشد. لذا با توجه به این موارد در این پژوهش سعی شده است با استفاده از مدل­‌سازی عددی و روش تحلیلی موهر-کلمب ابتدا پایداری چاه مورد مطالعه در حفاری فروتعادلی مورد بررسی قرار گرفته و سپس به­‌وسیله آنالیز حساسیت تاثیر پارامترهای ژئومکانیکی، تنش­‌های برجا و فشار چاه بر کرنش شعاعی دیواره چاه به عنوان پارامتری وابسته به پایداری چاه محاسبه شود. نتایج نشان داد بازه پنجره گل ایمن و پایدار جهت انجام حفاری فروتعادلی برای سازند مورد مطالعه 21.24 تا 34.7 مگاپاسکال می‌­باشد. همچنین نتایج آنالیز حساسیت چاه مورد مطالعه نشان داد که با توجه به فاکتورهای حساسیت به­‌دست آمده برای هر یک از پارامترهای ژئومکانیکی، موثرترین پارامتر در بین پارامترهای الاستیک و پلاستیک به ترتیب مدول یانگ و چسبندگی و کم اثرترین پارامترها به ترتیب ضریب پواسون و زاویه اصطکاک می­‌باشد. به علاوه با بررسی فاکتور حساسیت در بین تمام پارامترهای ژئومکانیکی، می­‌توان گفت فشار چاه و تنش افقی حداکثر به ترتیب با مقادیر 6.43 و 5.33 دارای بیشترین اثرگذاری بر کرنش شعاعی در حفاری فروتعادلی می­‌باشند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Sensitivity analysis on geomechanical properties of the formation affecting the wellbore stability during underbalanced drilling in one of the southwest fields of Iran

نویسندگان [English]

  • Mohammad Reza Aghakhani Emamqeysi 1
  • Mohsen Heydari 1
  • Manouchehr Sanei 2
  • Hamed Shaban-nia 3
1 Graduated in Mining Engineering with a major in Petroleum Geomechanics
2 Assistant Professor, Mining and Metallurgy Engineering Department - Extraction, Petroleum Geomechanics
3 Mine Exploitation Engineering Department, Faculty of Mining and Metallurgy, Institutive of Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
چکیده [English]

 Underbalanced drilling has been considered to reduce damage to the formation, decrease costs and increase drilling speed. Although underbalanced drilling has many advantages, it requires accurate modeling and fundamental study before drilling operations due to the risks of lower drilling mud pressure than formation pore pressure. Therefore, in this study, by using numerical analysis and Mohr-Coulomb analytical method, the wellbore stability of the studied well in underbalanced drilling was investigated. Then, the sensitivity of geomechanical parameters, in-situ stresses, and mud pressure on the wellbore radial strain was analyzed in order to present their effect of them on the wellbore stability. According to the results, the range of safe and stable mud weight window for underbalanced drilling of the formation was 21.24 to 34.7 MPa. In underbalanced drilling of the studied well, the sensitivity factor of all geomechanical parameters revealed that mud pressure and maximum horizontal in-situ stress have the greatest effect, while Poisson's ratio and friction angle have the least effect on the wellbore radial strain. Additionally, according to the sensitivity factor among all geomechanical parameters, the well pressure and maximum horizontal stress with the values of 6.43 and 5.33 respectively have the greatest effect on radial strain during underbalanced drilling.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Finite Elements
  • Sensitivity Analysis
  • Wellbore Stability
  • Underbalanced Drilling
  • Mohr-coulomb Criterion

مراجع

[1] Chen, G., Chenevert, M. E., Sharma, M. M., & Yu, M. (2003). A study of wellbore stability in shales including poroelastic, chemical, and thermal effects. Journal of Petroleum Science and Engineering, 38(3-4), 167-176.
[2] Raza, S. H. (2015). Application of Underbalanced Drilling in Conventional Reservoirs and is Prospects. SPE/PAPG Pakistan section Annual Technical Conference.
[3] Roshan, H., & Rahman, S. (2011). Analysis of pore pressure and stress distribution around a wellbore drilled in chemically active elastoplastic formations. Rock Mechanics and Rock Engineering, 44(5), 541-552.
[4] Bradley, W. (1979). Failure of inclined boreholes.
[5] Coelho, L. C., Soares, A. C., Ebecken, N. F. F., Alves, J. L. D., & Landau, L. (2005). The impact of constitutive modeling of porous rocks on 2-D wellbore stability analysis. Journal of Petroleum Science and Engineering, 46(1-2), 81-100.
[6] Kaarstad, E., & Aadnoy, B. S. (2005). Optimization of borehole stability using 3-D stress optimization. SPE annual technical conference and exhibition.
[7] Al-Ajmi, A. M., & Zimmerman, R. W. (2006). Stability analysis of vertical boreholes using the Mogi–Coulomb failure criterion. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 43(8), 1200-1211.
[8] Soroush, H., Gao, H., Qutob, H., Neil, B., Mahli, Z., & Abalioglu, I. (2011). Geomechanical Study for UBD Feasibility in the Northern Iraq Fields. SPE/IADC Middle East Drilling Technology Conference and Exhibition.
[9] Marbun, B. T. H., Zulkhifly, S., Hariz, I., & Lumbangaol, C. (2011). A Methodology of Underbalanced Drilling Design in Depleted Reservoir. International Petroleum Technology Conference.
[10] Sanei, M. (2011). Wellbore stability analysis in the method of under balanced drilling. Proceeding of the 8th Iranian Student Conference of Mining Engineering; Tehran, Iran.(In Persian).
[11] Ojha, K., Saxena, A., & Pathak, A. (2014). Underbalanced drilling and its advancements: an overview. Journal of Petroleum Engineering and Technology, 4(2).
[12] Asgari, Ramin, Haydarizadeh, & Meamarian. (2017). Analysis of wellbore stability and Determination of Mud weight window with NYZA at aSouth oil field. Exploration and production oil and GAS, 1396(146), 59-65.
[13] Najafipour, A., Ahangari, K., & Al Ali , S. M. (2018). Determination of the appropriate mud window and sensitivity analysis of horizontal wellbore stability using numerical modeling in one of the oil fields in southwest Iran. [Research]. Scientific- Propagative Journal of Oil & Gas EXPLORATION & PRODUCTOIN, 1396(150), 60-67.
[14] Abdollahipour, A., Soltanian, H., Pourmazaheri, Y., Kazemzadeh, E., & Fatehi-Marji, M. (2019). Sensitivity analysis of geomechanical parameters affecting a wellbore stability. Journal of Central South University, 26(3), 768-778.
[15] Darvishpour, A., Seifabad, M. C., Wood, D. A., & Ghorbani, H. (2019). Wellbore stability analysis to determine the safe mud weight window for sandstone layers. Petroleum Exploration and Development, 46(5), 1031-1038.
[16] Behnam, N., Hosseini, M., & Shahbazi, S. (2020). A criterion for estimating the minimum drilling mud pressure to prevent shear failure in oil wells. Geotechnical and Geological Engineering, 38(1), 227-236.
[17] Khodami, E., Ramezanzadeh, A., Noroozi, M., & Mehrad, M. (2020). Numerical Investigation of the Impact of Geomechanical Parameters of Formations on Well Integrity of One of the Iranian Oil Fields. International Journal of Mining and Geo-Engineering, 54(2), 179-183.
[18] Duran, O., Sanei, M., Devloo, P. R., & Santos, E. S. (2020). An enhanced sequential fully implicit scheme for reservoir geomechanics. Computational Geosciences, 24(4), 1557-1587.
[19] Sanei, M., Duran, O., Devloo, P. R., & Santos, E. S. (2021). Analysis of pore collapse and shear-enhanced compaction in hydrocarbon reservoirs using coupled poro-elastoplasticity and permeability. Arabian Journal of Geosciences, 14(7), 1-18.
[20] Saeidi Moghaddam, S., Afshoon, R., & Jalali Far, H. (2012). Feasibility of using Under Balanced Drilling in one of the oil reservoirs in southern Iran 3rd National Petroleum Engineering Congress.
[21] Zoback, M. D. (2010). Reservoir geomechanics. Cambridge university press.
[22] Heydari, M., Aghakhani Emamqeysi, M. R., & Sanei, M. (2022). Finite element analysis of wellbore stability and optimum drilling direction and applying NYZA method for a safe mud weight window. Journal of Analytical and Numerical Methods in Mining Engineering, 11(29), 67-76.
[23] Kirsch, C. (1898). Die theorie der elastizitat und die bedurfnisse der festigkeitslehre. Zeitschrift des Vereines Deutscher Ingenieure, 42, 797-807.
[24] Zimmerman, R. W., & Al-Ajmi, A. M. (2006). Stability analysis of deviated boreholes using the Mogi-Coulomb failure criterion, with applications to some North Sea and Indonesian Reservoirs. IADC/SPE Asia pacific drilling Technology conference and exhibition.
[25] Abdollahipour, A., & Rahmannejad, R. (2012). Sensitivity analysis of influencing parameters in cavern stability. International Journal of Mining Science and Technology, 22(5), 707-710.
نشریه علمی ژئومکانیک نفت
دوره 5، شماره 2
شهریور 1401
صفحه 70-79

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار