Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmoud Behnia,Ahmad Reza Mokhtari
محمود بهنیا (استاد راهنما) احمدرضا مختاری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amir Nouri
امیر نوری

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 بزرگی در انرژی دنیا دارند و نیاز روزافزون به این منابع خدادای نیازمند حفر چاه های بیشتر است. مشکلات متعدد حفاری باعث افزایش زمان غیرتولیدnon-Productive Time) ) می شود و هزینه های زیادی را تحمیل می کند. از جمله عواملی که باعث بوجود آمدن این مشکلات می شود مشکلات ناپایداری چاه می باشد. از طرفی با پیشرفت تکنولوژی، به منظور افزایش بهره وری از چاه های نفت و گاز، مسیر حفر چاه از حالت قائم به سمت حفر چاه هایی با زاویه انحراف بیشتر و حتی افقی، حرکت می کند که همین مسائله چالش ناپایداری دیواره چاه را بیش از پیش نمایان می کند. پژوهشگران به منظور تحلیل و پیش بینی ناپایداری دیواره چاه، روش های متعددی را مورد استفاده قرار داده اند که شامل روش های احتمالاتی، قطعی و مشاهده ای می شود. امروزه از روش مشاهده ای به ندرت استفاده می شود و با توجه به تعداد مقالات و پروژه های صورت، روش های قطعی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. در این پژوهش به ارزیابی و تحلیل ناپایداری یکی از مخازن نفتی جنوب کشور می پردازیم. هدف این پژوهش مقایسه دو روش احتملاتی و قطعی به منظور پیش بینی ناپایدرای دیواره چاه، تلفیق آنها و برای اولین بار استفاده از روش برآورد نقطه ای در تعیین پنجره وزن گل حفاری می باشد. در اولین گام به منظور تحلیل ناپایداری دیواره چاه و تعیین وزن گل حفاری به روش تحلیلی که از روش های مورد استفاده در روش قطعی می باشد، استفاده شده است. بدین منظور بعد از تعیین پارامترهای مورد نیاز برای ساخت مدل مکانیکی زمین، با استفاده از محاسبات و معادلات تجربی پنجره ایمن گل حفاری برآورد شده است. برای برآورد پنجره ایمن گل از سه معیار شکست موهر – کلمب، موگی – کلمب و هوک – براون استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که معیار شکست موگی – کلمب نسبت به دو معیار شکست دیگر پنجره ایمن گل را بصورت واقع بینانه تری تخمین می زند. در مرحله بعد اقدام به تحلیل ناپایداری دیواره چاه و تعیین وزن گل حفاری به روش احتمالاتی شده است. عدم قطعیت همراه داده ها می تواند تأثیر منفی در تعیین پارامترها داشته باشد و در نهایت باعث ایجاد خطا در طراحی وزن گل می شود. محاسبه و کمّی سازی این عدم قطعیت ها و لحاظ کردن آنها می تواند تا حد زیادی این خطاها را کاهش دهد. در این پژوهش این مهم (محاسبه و کمّی سازی عدم قطعیت ها) با استفاده از شبیه ساز مونت کارلو انجام شده است. در نهایت با استفاده روابط موجود ولی این بار با استفاده از توابع توزیع، پنجره ایمن گل با چهار وزن گل تخمین زده شده است که برای حدود بالا و پایین پنجره گل مقدار بیشینه و کمینه ای در نظر گرفته شده است. در مرحله پایانی با استفاده از روش عددی المان محدودکه زیر مجموعه ی روش قطعی است و روش تخمین نقطه ای که یک روش آماری است، به برآورد وزن گل حفاری مناسب پرداخته شده است. این بار با لحاظ کردن فشار گل حفاری بدست آمده از دو روش قبلی، به تعیین بهترین وزن گل پرداخته شده است. بدین منظور برای هر زون از چاه که دارای یک واحد سنگی است و خصوصیات مکانیکی مشابهی دارد، شبیه سازی انجام گرفته است. نتیجه‌ی این شبیه سازی نمایش جابه جایی ها و توزیع زون پلاستیک (Plastic Zone) در اطراف دیواره چاه است. این نتایج می تواند بهترین وزن گلی که باعث ایجاد کمترین جابه جایی در دیواره چاه می شود و کمترین زون پلاستیک را ایجاد می کند، مشخص کند. نتایج پایانی ازتلفیق سه روش تحلیلی، عددی و احتمالاتی نشان می دهد که بیشینه ی حد پایین گل حفاری و کمینه ی حد بالای گل حفاری، کمترین زون پلاستیک و جابه جایی را در دیواره چاه ایجاد کرده است که با توجه به دوری این دو وزن گل از حدود نهایی شکست برشی و کششی قابل انتظار نیز بوده است. نتایج وزن گل مناسبی که روش عددی مشخص کرده است پنجره های گل تحلیلی و احتمالاتی را تایید می کنند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی