بررسي تغيير شكل ديواره چاه ناشي از رفتار خزش در سنگ‌نمك

Investigation of the Wellbore Wall Deformation due to Creep Behavior in Rock Salt

در اين مطالعه، تغيير شكل ديواره چاه ناشي از رفتار خزش در سنگ‌نمك طي عمليات حفاري و نيز مچالگي لوله‌جداري در زمان توليد براي يكي از ميادين نفتي جنوب غرب ايران مورد بررسي قرار گرفته است. از اين‌رو، در ميدان نفتي مورد نظر، 3 چاه (Aا، B و C) با ويژگي‌هاي لازم انتخاب و مورد بررسي قرار گرفت. تحليل‌ها با توسعه يك مدل عددي سه بعدي كوپل شده زمين- چاه- سيال و به‌كمك نرم‌افزار تفاضل محدود FLAC3D انجام شد. به‌منظور تعيين محدوده تنش و تغيير شكل‌هاي ايجاد شده برروي ديواره چاه از مدل رفتاري ويسكوالاستيك برگر براي سنگ‌نمك استفاده شد. ابتدا، مدل‌سازي تغيير شكل ديواره چاه در زمان عمليات حفاري (بدون نصب لوله‌جداري) و با در نظر گرفتن وزن گل‌هاي مختلف مورد بررسي قرار گرفت. نتايج مدل‌سازي عددي نشان داد كه افزايش وزن گل تا مقدار مشخصي سبب كاهش تغيير شكل و هم‌گرايي ديواره چاه مي‌گردد و با افزايش بيش از اندازه آن، سبب تغيير شكل‌هاي واگرايي ديواره چاه شده كه مي‌تواند باعث ايجاد شكستگي‌هاي كششي در ديواره چاه و در نتيجه، هرزروي گل حفاري و ناپايداري چاه گردد. بهينه‌ترين وزن گل‌هاي حفاري براي چاه‌هاي شماره A و Bا، lb/ft3 145 (به‌ترتيب با هم‌گرايي 76/3 و cm 93/3) و براي چاه شماره Cا، lb/ft3 140 (با هم‌گرايي cm 94/3) برآورد گرديد. سپس به‌منظور بررسي اثر لوله‌جداري بر تغيير شكل ديواره چاه (چاه شماره B و C)، تحليل‌هاي عددي در دو حالت مختلف انجام شد؛ يكي چاه جداره‌گذاري شده بدون سيمان و ديگري چاه جداره‌گذاري‌شده به‌همراه سيمان. با اجراي سيمان در پشت لوله‌جداري، مقادير حداكثر تنش اعمال شده برروي ديواره چاه B از MPa90/446 (چاه جداره‌گذاري‌شده بدون سيمان) به MPa 350 كاهش يافته است (هم‌گرايي mm20/0). همچنين براي چاه C، حداكثر تنش برروي ديواره آن از MPa 435/4 (چاه جداره‌گذاري شده بدون سيمان) به MPa 387/1 كاهش يافته است (هم‌گرايي mm 12/0). با اعمال سيمان در پشت لوله‌جداري، ميزان تغيير شكل كاهش يافته و در نتيجه، پايداري چاه در برابر وقوع پديده گسيختگي و مچالگي لوله‌جداري به شكل قابل توجهي افزايش مي‌يابد.

In this study, the deformation of wellbore wall due to creep behavior in the salt rock was investigated during drilling and production operations in one of the oil fields of Iran. The deformation of the wellbore wall was numerically investigated during the drilling operation without the use of the casing and considering the different mud weight. The results showed that increasing the mud weight reduced the deformation and convergence of the wellbore wall. Excessive mud weight will lead to divergent deformations which can cause tensile fractures on the wellbore wall, resulting in the lost circulation and instability of the wellbore. In order to investigate the effect of the casing on wellbore wall deformation, the analyses were performed in two states; running the casing in the wellbore without the cementing operation and running the casing in the wellbore with the injection of cement behind it. By considering the cement behind the casing, the maximum stress applied to the wellbore wall was reduced. By reducing the stress on the wellbore wall, the deformation rate is reduced and as a consequence, the stability of wellbore is significantly increased against casing collapse.