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

10.22107/jpg.2022.344494.1167

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


[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.