نشریه ژئومکانیک و ژئوانرژی

نشریه ژئومکانیک و ژئوانرژی

مدلسازی عددی تأثیر خزش سازند نمکی بر رفتار مکانیکی لوله جداری در یکی از میادین جنوب ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 بخش مهندسی نفت، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
2 بخش مهندسی نفت، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه شیراز، شیراز- ایران
3 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
4 بخش علوم زمین، دانشکده علوم، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
چکیده
حفظ یکپارچگی ساختاری چاه در طول عمر میدان، یکی از پیش‌نیازهای اساسی برای تولید پایدار نفت و گاز محسوب می‌شود. در این میان، مچالگی لوله‌ی جداری در سازندهای دارای رفتار خزشی به‌ویژه لایه‌های نمکی به‌عنوان یکی از چالش‌های اصلی شناخته می‌شود. در این پژوهش، تأثیر خزش سازند نمکی بر رفتار مکانیکی لوله‌ی جداری در سازند فارس پایینی در یکی از میادین خلیج فارس مورد بررسی قرار گرفت. به‌منظور شبیه‌سازی واقع‌گرایانه شرایط ژئومکانیکی، ابتدا یک مدل یک‌بعدی مکانیکی زمین بر اساس داده‌های واقعی یک چاه در یکی از میادین خلیج فارس توسعه یافت و خروجی‌های آن به‌عنوان ورودی اصلی در مدل‌سازی عددی سه‌بعدی در نرم‌افزار انسیس مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که خزش نمک در طول زمان منجر به افزایش تدریجی تنش‌های محیطی، کاهش فضای میان لوله جداری و سازند و رشد تغییرشکل تجمعی لوله جداری می‌شود، که در نهایت پایداری ساختاری چاه را تهدید می‌کند. همچنین، با استفاده از کانتورهای تنش و تغییرشکل، ناحیه‌های بحرانی لوله جداری به‌ویژه در تماس با لایه‌های نمکی به‌طور دقیق شناسایی شدند. یافته‌های این پژوهش می‌تواند به‌عنوان ابزاری کارآمد در پیش‌بینی ریسک مچالگی، طراحی بهینه لوله جداری و اجرای اقدامات پیشگیرانه در چاه‌های نفتی، که از سازندهای نمکی عبور می‌کنند، مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical Modeling of Salt Formation Creep Effects on the Mechanical Behavior of Casing Strings: A Case Study from a Southern Iran Oil Field

نویسندگان English

Mohammadkazem Amiri 1
Abdolmajid Rahimi 2
Amir Khosravifard 3
Shahram Ghasemi 4
1 Department of Petroleum Engineering, School of Chemical and Petroleum Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran
2 Department of Petroleum Engineering, School of Chemical and Petroleum Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran
3 Department of Mechanical Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran
4 Department of Earth Sciences, College of Science, Shiraz University, Shiraz, Iran
چکیده English

حفظ یکپارچگی ساختاری چاه در طول عمر میدان، یکی از پیش‌نیازهای اساسی برای تولید پایدار نفت و گاز محسوب می‌شود. در این میان، مچالگی لوله‌ی جداری در سازندهای دارای رفتار خزشی به‌ویژه لایه‌های نمکی به‌عنوان یکی از چالش‌های اصلی شناخته می‌شود. در این پژوهش، تأثیر خزش سازند نمکی بر رفتار مکانیکی لوله‌ی جداری در سازند فارس پایینی در یکی از میادین خلیج فارس مورد بررسی قرار گرفت. به‌منظور شبیه‌سازی واقع‌گرایانه شرایط ژئومکانیکی، ابتدا یک مدل یک‌بعدی مکانیکی زمین بر اساس داده‌های واقعی یک چاه در یکی از میادین خلیج فارس توسعه یافت و خروجی‌های آن به‌عنوان ورودی اصلی در مدل‌سازی عددی سه‌بعدی در نرم‌افزار انسیس مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که خزش نمک در طول زمان منجر به افزایش تدریجی تنش‌های محیطی، کاهش فضای میان لوله جداری و سازند و رشد تغییرشکل تجمعی لوله جداری می‌شود، که در نهایت پایداری ساختاری چاه را تهدید می‌کند. همچنین، با استفاده از کانتورهای تنش و تغییرشکل، ناحیه‌های بحرانی لوله جداری به‌ویژه در تماس با لایه‌های نمکی به‌طور دقیق شناسایی شدند. یافته‌های این پژوهش می‌تواند به‌عنوان ابزاری کارآمد در پیش‌بینی ریسک مچالگی، طراحی بهینه لوله جداری و اجرای اقدامات پیشگیرانه در چاه‌های نفتی، که از سازندهای نمکی عبور می‌کنند، مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها English

Salt creep
Casing collapse
1D mechanical earth modeling
Numerical simulation
Lower Fars Formation
[1] Veeken, C.A.M., Wahleitner, J.P. and Keedy, C.R.
(1994). August. Experimental modelling of casing
deformation in a compacting reservoir. In SPE/ISRM
Rock Mechanics in Petroleum Engineering (pp. SPE-
28090). SPE.
[2] Ge, W., Chen, M., Jin, Y., Zhang, F., Lu, Y., Yang,
P., Ding, J. and Zeng, H. (2011). Analysis of the external
pressure on casings induced by salt-gypsum creep in
build-up sections for horizontal wells. Rock mechanics
and rock engineering, 44(6), pp.711-723.
[3] Zhong, L., Cong, H., Wang, S., Zhao, D., Wang, Z.
and Yang, G. (2008). Deep salt formation wells
successfully drilled with integrated techniques in Tahe
Oilfield. In IADC/SPE Asia Pacific Drilling
Technology Conference and Exhibition? (pp. SPE-
115208). SPE.
[4] Abdideh, M. and Hedayati Khah, S. (2018).
Analytical and numerical study of casing collapse in
Iranian oil field. Geotechnical and Geological
Engineering, 36(3), pp.1723-1734.
[5] Gu, C., Xiang, M., Li, M., Zhu, H., Zhang, Q., Xing,
Z., Wang, M., Zhang, Z. and Yan, C. (2025). The casing
collapse mechanism in salt formations in deepwater
fields in Brazil. Processes, 13(2), p.301.
[6] Kaldal, G.S., Jónsson, M.Þ., Pálsson, H. and
Karlsdóttir, S.N. (2013). Collapse analysis of the casing
in high temperature geothermal wells. In Proceedings,
38th workshop on geothermal reservoir engineering
Stanford University, Stanford, CA, SGP-TR-198 (pp.
11-13).
[7] Shen, X. and Shen, G. (2014). Poro-Elasto-Plastic
Calculation on Fault Reactivation Caused by Hydraulic
Fracturing in a Field Offshore West Africa. In ARMA
US Rock Mechanics/Geomechanics Symposium (pp.
ARMA-2014). ARMA.
[8] Wang, H.Y. and Samuel, R. (2013). Geomechanical
modeling of wellbore stability in salt formations.
In SPE Annual Technical Conference and
Exhibition? (p. D031S047R006). SPE.
[9] Guo, X., Li, J., Liu, G., Lian, W., Zeng, Y., Tao, Q.
and Song, X. (2018). Shale experiment and numerical
investigation of casing deformation during volume
fracturing. Arabian Journal of Geosciences, 11(22),
p.723.
[10] Al-Hasnawi, A.N.A., Hosseinian, A., Faraj, A.K.
and Salih, A.K. (2024). Casing collapse and salt
creeping for an Iraqi oil field: implications for
mitigation. Journal of Petroleum Research and
Studies, 14(2), pp.31-44.
[11] Bowers, G.L. (1995). Pore pressure estimation
from velocity data: Accounting for overpressure
mechanisms besides undercompaction. SPE Drilling &
Completion, 10(02), pp.89-95.
[12] Azadpour, M., Manaman, N.S., Kadkhodaie-
Ilkhchi, A. and Sedghipour, M.R. (2015). Pore pressure
prediction and modeling using well-logging data in one
of the gas fields in south of Iran. Journal of Petroleum
Science and Engineering, 128, pp.15-23.
https://doi.org/10.1016/j.petrol.2015.02.022
[13] Eaton, B.A. (1975). The equation for geopressure
prediction from well logs. In SPE Annual Technical
Conference and Exhibition? (pp. SPE-5544). SPE.
[14] Liu, Y., Feng, M., Sun, G., Liu, Z., Ma, C., Zhong,
X., Wang, L. and Liao, Y. (2019). Casing failure
characteristics, prevention and control strate gies for
mature oilfields. In IOP Conference Series: Earth and
Environmental Science (Vol. 267, No. 4, p. 042153).
IOP Publishing.
[15] Gheibi, S., Agofack, N. and Sangesland, S. (2021).
Modified discrete element method (MDEM) as a
numerical tool for cement sheath integrity in
wells. Journal of Petroleum Science and
Engineering, 196, p.107720.
[16] Amiri, M., Lashkaripour, G.R., Ghabezloo, S.,
Moghaddas, N.H. and Tajareh, M.H. (2019).
Mechanical earth modeling and fault reactivation
analysis for CO2-enhanced oil recovery in Gachsaran
oil field, south-west of Iran. Environmental Earth
Sciences, 78(4), p.112.
[17] Taheri, S.R., Pak, A., Shad, S., Mehrgini, B. and
Razifar, M. (2020). Investigation of rock salt layer
creep and its effects on casing collapse. International
Journal of Mining Science and Technology, 30(3),
pp.357-365.
[18] Amiri, M., Khosravifard, A., Riazi, M.,
Veiskarami, M., Adoko, A.C., Amerian, D., Rahimi,
A., Shiroodi, S.K., Saeidi, O., Rahbar, M. and Alavi, F.
(2026). Impact of Salt Creep and Well Shut-Down on
Casing Collapse in the Lower Fars Formation, Southern
Iran. Rock Mechanics and Rock Engineering, pp.1-24.
https://doi.org/10.1007/s00603-025-05197