Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmoud Behnia,Ahmad Reza Mokhtari
محمود بهنيا (استاد راهنما) احمدرضا مختاري (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amir Nouri
امير نوري

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده معدن
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Wellbore Stability Analysis and Determination of Mud Window using Risk Assessment
Petroleum is one of the most important sources of energy in the world. The increasing demand for this energy source would be met by exploring and drilling new reservoirs. Problems associated with drilling could reduce the production and impose extra costs to the projects. An issue that is critical to drilling process is wellbore stability. This becomes more important once the trajectory of the wells is not vertical and deviations are needed in well route to access the reservoir or increase the production. Parameters that dominate the instability of the wellbores are rarely controllable. The well-trajectory plan and the mud weight are two important constituents that can be controlled and are useful in minimizing the wellbore instability. In order to determine the well trajectory and mud weight it is required to recognize the state of stress in the ground and determine the parameters of the study area. In this research, the required parameters to construct the earth’s geomechanical model were obtained and then using experimental equations a safe mud window was determined. For this purpose, three failure criteria including: Mohr-Coulomb, Mogi-Coulomb, and Hoek-Brown criteria have been employed. The results showed that the Mogi-Coulomb failure criterion was the most reliable and realistic one amongst these three criteria. However, the uncertainties associated with data could have negative effects on determination of parameters and ultimately could cause errors in designing of the mud weight. Calculating and quantifying uncertainties and considering them in calculations could greatly reduce errors. For this purpose, Monte Carlo simulation is used to in this research and the safe mud window was determined by using distribution functions and using existing equations. The resulting mud weight from above techniques were compared with mud weights resulted from numerical method of finite element and also the point estimation method. For this purpose, the simulation was done for each zone of a well assuming lithological and mechanical homogeneity inside every zone. The results of these simulation presented the amounts of displacements and also distribution of the plastic zone around the wellbore. The results delivered the optimum mud weight by which minimum displacement in wellbore and the smallest plastic zone could take place. By using combination of the aforementioned methods, the optimal mud weight window could be determined more accurately.
نفت و گاز سهم بزرگي در انرژي دنيا دارند و نياز روزافزون به اين منابع خداداي نيازمند حفر چاه هاي بيشتر است. مشکلات متعدد حفاري باعث افزايش زمان غيرتوليدnon-Productive Time) ) مي شود و هزينه هاي زيادي را تحميل مي کند. از جمله عواملي که باعث بوجود آمدن اين مشکلات مي شود مشکلات ناپايداري چاه مي باشد. از طرفي با پيشرفت تکنولوژي، به منظور افزايش بهره وري از چاه هاي نفت و گاز، مسير حفر چاه از حالت قائم به سمت حفر چاه هايي با زاويه انحراف بيشتر و حتي افقي، حرکت مي کند که همين مسائله چالش ناپايداري ديواره چاه را بيش از پيش نمايان مي کند. پژوهشگران به منظور تحليل و پيش بيني ناپايداري ديواره چاه، روش هاي متعددي را مورد استفاده قرار داده اند که شامل روش هاي احتمالاتي، قطعي و مشاهده اي مي شود. امروزه از روش مشاهده اي به ندرت استفاده مي شود و با توجه به تعداد مقالات و پروژه هاي صورت، روش هاي قطعي بيشتر مورد استفاده قرار مي گيرد. در اين پژوهش به ارزيابي و تحليل ناپايداري يکي از مخازن نفتي جنوب کشور مي پردازيم. هدف اين پژوهش مقايسه دو روش احتملاتي و قطعي به منظور پيش بيني ناپايدراي ديواره چاه، تلفيق آنها و براي اولين بار استفاده از روش برآورد نقطه اي در تعيين پنجره وزن گل حفاري مي باشد. در اولين گام به منظور تحليل ناپايداري ديواره چاه و تعيين وزن گل حفاري به روش تحليلي که از روش هاي مورد استفاده در روش قطعي مي باشد، استفاده شده است. بدين منظور بعد از تعيين پارامترهاي مورد نياز براي ساخت مدل مکانيکي زمين، با استفاده از محاسبات و معادلات تجربي پنجره ايمن گل حفاري برآورد شده است. براي برآورد پنجره ايمن گل از سه معيار شکست موهر – کلمب، موگي – کلمب و هوک – براون استفاده شده است. نتايج نشان مي دهد که معيار شکست موگي – کلمب نسبت به دو معيار شکست ديگر پنجره ايمن گل را بصورت واقع بينانه تري تخمين مي زند. در مرحله بعد اقدام به تحليل ناپايداري ديواره چاه و تعيين وزن گل حفاري به روش احتمالاتي شده است. عدم قطعيت همراه داده ها مي تواند تأثير منفي در تعيين پارامترها داشته باشد و در نهايت باعث ايجاد خطا در طراحي وزن گل مي شود. محاسبه و کمّي سازي اين عدم قطعيت ها و لحاظ کردن آنها مي تواند تا حد زيادي اين خطاها را کاهش دهد. در اين پژوهش اين مهم (محاسبه و کمّي سازي عدم قطعيت ها) با استفاده از شبيه ساز مونت کارلو انجام شده است. در نهايت با استفاده روابط موجود ولي اين بار با استفاده از توابع توزيع، پنجره ايمن گل با چهار وزن گل تخمين زده شده است که براي حدود بالا و پايين پنجره گل مقدار بيشينه و کمينه اي در نظر گرفته شده است. در مرحله پاياني با استفاده از روش عددي المان محدودکه زير مجموعه ي روش قطعي است و روش تخمين نقطه اي که يک روش آماري است، به برآورد وزن گل حفاري مناسب پرداخته شده است. اين بار با لحاظ کردن فشار گل حفاري بدست آمده از دو روش قبلي، به تعيين بهترين وزن گل پرداخته شده است. بدين منظور براي هر زون از چاه که داراي يک واحد سنگي است و خصوصيات مکانيکي مشابهي دارد، شبيه سازي انجام گرفته است. نتيجه‌ي اين شبيه سازي نمايش جابه جايي ها و توزيع زون پلاستيک (Plastic Zone) در اطراف ديواره چاه است. اين نتايج مي تواند بهترين وزن گلي که باعث ايجاد کمترين جابه جايي در ديواره چاه مي شود و کمترين زون پلاستيک را ايجاد مي کند، مشخص کند. نتايج پاياني ازتلفيق سه روش تحليلي، عددي و احتمالاتي نشان مي دهد که بيشينه ي حد پايين گل حفاري و کمينه ي حد بالاي گل حفاري، کمترين زون پلاستيک و جابه جايي را در ديواره چاه ايجاد کرده است که با توجه به دوري اين دو وزن گل از حدود نهايي شکست برشي و کششي قابل انتظار نيز بوده است. نتايج وزن گل مناسبي که روش عددي مشخص کرده است پنجره هاي گل تحليلي و احتمالاتي را تاييد مي کنند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی