مطالعه تحلیلی و عددی ژئومکانیک مخزن جهت مطالعه امکان‏پذیری حفاری فروتعادلی در سازندهای ماسه‏ سنگی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مهندسی معدن گرایش مکانیک سنگ دانشگاه صنعتی امیرکبیر. تهران. ایران

2 دانشکده مهندسی معدن دانشگاه صنعتی امیرکبیر

3 دانشکده معدن و نفت دانشگاه صنعتی امیر کبیر

چکیده

این مقاله بر کاربرد مدل‏‌سازی عددی و تحلیلی به‏‌منظور امکان‏‌سنجی حفاری فروتعادلی در یکی از میادین نفتی مناطق مرکزی ایران و در سازندهای ماسه‏‌سنگی که بر تحلیل یک بعدی از نرم‌‏افزار ژئولاگ و نرم‌‏افزار آباکوس متمرکز شده است. در بخش حل تحلیلی از روابط الاستیک و پلاستیک همچنین برای پایداری دیواره، از روابط مختلف استفاده شده است. میدان نفتی مناطق مرکزی ایران یکی از میادین بزرگ جنوب غرب ایران است که همواره با مشکل هرزروی سیال و مشکلات پایداری دیواره چاه همراه است. گزارشات حفاری و لاگ‏‌های تهیه شده از این میدان نشان می‏‌دهد که در یکی از چاه‌‏ها فشار وارده گل حفاری به دیواره 33 مگاپاسکال است و با توجه به این میزان فشار گل پایداری چاه در طول مسیر تا حدودی با ریسک ریزش دیواره ایجاد شده است. شبیه‌‏سازی با مدل یک بعدی ژئولاگ و حل تحلیلی انجام شده است که ناپایدارترین لایه مخزن با توجه به فشار گل استفاده شده را محیط ناامن از لحاظ پایداری نشان می‏‌دهد که با استفاده از اصلاح فشار گل حفاری و تعیین پنجره ایمن گل حفاری با معیارهای موهر-کلمب و شاخص تعیین پایداری کلمب به یک پنجره ایمن گل حفاری برای هر دو روش فروتعادلی و فراتعادلی ممکن کرده است که با توجه به نتایج بدست آمده جهت امکان‏‌سنجی حفاری فروتعادلی به تعیین گل بهینه و فشار گل بهینه برای انجام حفاری فروتعادلی منجر شد که این میزان فشار گل اصلاح شده در روش حفاری فراتعادلی 90.43 مگاپاسکال است که این فشار در بخش حفاری فروتعادلی، 37 مگاپاسکال است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

numerical and analytical study of reservoir geomechanics model for underbalanced drilling in sandstone formations

نویسندگان [English]

  • Mohammad saeed Amini 1
  • Saeid Nikoosokhan 2
  • Ali Mortazavi 3
1 MSc., Department of Mining Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
2 Department of Mining Engineering Amirkabir University of Technology
3 Department of Petroleum Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

This paper focuses on the application of numerical and analytical modeling for feasibility study of under balanced drilling (UBD) in oil field and in sandstone formations, which has been used for one-dimensional analysis of Geolag software. In the analytical solution section of elastic and plastic relations of wall stability, different relations have been used. heavy costs imposed on the oil industry in Iran due to drilling in reservoirs with sandstone formation, which are characterized by cracks and the presence of shale layers, understanding the mechanism of failure and the reaction of this environment has made drilling inevitable along with providing a suitable solution to minimize these problems. oil field is one of the major fields in southwestern Iran, which is always associated with the problem of loss and the problems of wellbore stability. Drilling reports and logs prepared from these well show that in oil well, the pressure of drilling mud on the wall is 33 MPa, and due to this amount of mud pressure, the wellbore stability along the well path is somewhat and risky. Wall collapse is provided. The simulation is performed with a one-dimensional model of Geolag and analytical solution that the most unstable reservoir layer in oil well according to the mud pressure used, the well mud shows an unsafe environment in terms of stability, which is used by drilling mud pressure correction and Determining the safe drilling mud window. which allows the use of under balanced drilling. According to the obtained results, for feasibility study of under balanced drilling, it was determined to determine the optimal mud and optimum mud pressure for under balanced drilling.This amount of modified mud pressure in oil well in the over balanced drilling method is 43.90 MPa, which is 37 MPa in the under balanced drilling section of oil well

کلیدواژه‌ها [English]

  • Feasibility study of UBD
  • Safe drilling mud window
  • wellbore stability
  • data Logging
  • GEOLOG

مراجع

[1]. Aadnoy, B.S. and R. Looyeh,( 2019) Petroleum rock mechanics: drilling operations and well design: Gulf Professional Publishing.
[2]. Iranian Petroleum Engineers Association. (2021) https://www.iranspe.com/post/%D8%AD%D9%81%D8%A7%D8%B1%DB%8C%D9%81%D8%B1%D9%88-
[3]. Al-Ajmi, A.M. and R.W. Zimmerman, (2006) Stability analysis of vertical boreholes using the Mog‰ Coulomb failure criterion. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences,. 43: p. 1200-1211.
[4]. Fan, X., et al., (2015) An evaluation of porosity and permeability based on an unsteady seepage model in a reservoir while underbalanced drilling. Journal of Petroleum Science and Engineering,. 127: p. 367-376.
[5]. Zhang, H., et al., (2012) Analytical and numerical modeling reveals the mechanism of rock failure in gas UBD. Journal of Natural Gas Science and Engineering,. 4: p. 29-34.
[6]. He, S., et al., (2014) Effects of fluid seepage on wellbore stability of horizontal wells drilled underbalanced. Journal of Natural Gas Science and Engineering. 21: p. 338-347.
[7]. Khezrian, M., E. Hajidavalloo, and Y. Shekari, (2015) Modeling and simulation of under-balanced drilling operation using two-fluid model of two-phase flow. Chemical Engineering Research and Design,. 93: p. 30-37.
[8]. دانیالی, محمد,  (1397)، تحلیل پایداری دیواره چاه نفت در حفاری فروتعادلی به وسیله‏ی نرم‏افزار آباکوس. هفتمین کنفرانس بین المللی نفت، گاز، پالایش و پتروشیمی با رویکرد توسعه ارتباط دولت، دانشگاه و صنعت,. شیراز.
[9]. گزارش زمین‏شناسی، شرکت نفت مناطق مرکزی، چاه شماره  , A ، 1395
[10]. گزارش حفاری ، شرکت نفت مناطق مرکزی، ، 1395
[11]. Hudson, J.A. (2001), Engineering rock mechanics: part 2: illustrative worked examples.: Elsevier.
[12]. Chen, X., C.P. Tan, and C.M. Haberfield,( 2002) A comprehensive, practical approach for wellbore instability management. SPE drilling & completion,. 17(04): p. 224-236.
[13]. Zoback, M.D.,( 2010) Reservoir geomechanics: Cambridge university press.
[14]. Moos, D., et al., (2003), Comprehensive wellbore stability analysis utilizing quantitative risk assessment. Journal of Petroleum Science and Engineering. 38(3-4): p. 97-109.
[15]. Hobbs, D.( 1964) The tensile strength of rocks. in International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts.. Elsevier.
[16]. Haghnejad, A., et al.,( 2013) Prediction Relations between Physical and Mechanical Properties of Rocks: A Case Study of Asmari Formation in Iran. Int. J. Geosci. Res,. 1: p. 1-8.
[17]. Hudson, J.A., (2001) Engineering rock mechanics: part 2: illustrative worked examples.: Elsevier.
[18]. Zhang, J., (2011), Pore pressure prediction from well logs: Methods, modifications, and new approaches. Earth-Science Reviews,. 108(1-2): p. 50-63.
[19]. 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.
[20]. Eaton, B.A.( 1975) The equation for geopressure prediction from well logs. in Fall meeting of the Society of Petroleum Engineers of AIME.. OnePetro.
[21]. Zhang, L. and K. Radha, ( 2010), Stability analysis of vertical boreholes using a three-dimensional hoek-brown strength criterion, in GeoFlorida 2010: advances in analysis, modeling & design.. p. 283-292.
[22]. Coates, G.R. and J. Dumanoir. (1973), A new approach to improved log-derived permeability. in SPWLA 14th Annual Logging Symposium.. OnePetro.
[23]. Zhou, Y., et al.,( 2018), The correlation between low tectonic stress and the Appalachian Basin Quiet Zone. Tectonophysics,. 745: p. 95-116.
[24]. 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. OnePetro.
[25]. Abdideh, M. and M.A.( 2019), Moghimzadeh, Geomechanical study of gas reservoir rock using vertical seismic profile and petrophysical data (continental shelf in southern Iran). Geomechanics and Geoengineering,. 14(2): p. 118-135.
نشریه علمی ژئومکانیک نفت
دوره 5، شماره 2
شهریور 1401
صفحه 34-47

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار