عنوان پایان‌نامه
مدل ریاضی تعیین ناحیه اغتشاش یافته در اطراف چاه های نفتی تحت فشار داخلی
- رشته تحصیلی
- مهندسی معدن-مکانیک سنگ
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2616;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 62757
- تاریخ دفاع
- ۲۰ اردیبهشت ۱۳۹۳
- دانشجو
- رامین عسگری
- استاد راهنما
- عباس مجدی
- چکیده
- پایداری چاه یک عامل بسیار مهم در موفقیت عملیات حفاری است. یکی از اهداف اصلی حفاری، حفرچاه با هزینه کمتر است. پایداری چاه تابع چندین عامل مهم مانند راستای چاه، انحراف از حالت قائم چاه، تنش های برجا، وزن گل، مقاومت سنگ و غیره است که بعضی از این عوامل، قابل کنترل و بعضی غیرقابل کنترل هستند. عوامل قابل کنترل شامل راستای چاه، انحراف از حالت قائم چاه و وزن گل می باشند. با تغییر این عوامل می توان مشکلات ناشی از ناپایداری چاه را بطور قابل توجهی کاهش داد. حفرچاه در راستای بهینه باعث کاهش مشکلات ناپایداری شده و همچنین اگر اختلاف تنش های تفاضلی بیشتر شود باعث افزایش مشکلات ناپایداری چاه می شود. وجود گل حفاری به عنوان پایدار کننده نقش مهمی در حفاری چاه دارد اما گاهی تغییرات فشار گل در حفاری، باعث اغتشاش وضعیت طبقات سنگی اطراف چاه می شود. ناحیه اغتشاش یافته ممکن است مشتمل بر ناحیه های شکست، پلاستیک و الاستیک باشد. لذا تخمین شعاع ناحیه اغتشاش یافته اطراف یک چاه و درک صحیح رفتار توده سنگ پیرامون آن می تواند کمک قابل توجهی به تحلیل پایداری چاه های نفتی نماید. در این پژوهش بازه وزن گل با استفاده از معیار سه بعدی جدیدی بنام معیار مور کلمب اصلاح شده در حالت الاستیک خطی برای هر چاه با راستای دلخواه به روش تحلیلی محاسبه شده است. نتایج نشان داد که مقادیر فشار ریزش حاصل از معیار مور کلمب اصلاح شده کوچکتر از معیار مرسوم مور-کلمب است. به عبارت دیگر کاربرد معیار مرسوم مور-کلمب بازه محافظه کارانه ای را نتیجه می دهد. در ادامه این تحقیق شعاع پلاستیک اطراف چاه در حالت الاستوپلاستیک برای معیارهای مور کلمب، مور-کلمب اصلاح شده و موگی کلمب محاسبه شده است و سپس سطح تسلیم نرمالیزه اطراف چاه توسط این معیارها بدست می آید. در روش های مقدار سطح تسلیم نرمالیزه برای پایداری چاه در نسبت های مختلف تنش، 1 در نظر گرفته می شود. در این تحقیق به ازای نسبت های مختلف تنش، مقادیر فشار گل از روش عددی بدست آمد و سپس با استفاده از این فشار گل مقدار سطح تسلیم نرمالیزه معادل برای معیارهای مختلف محاسبه شد. نتایج نشان می دهد که بین سطح تسلیم نرمالیزه بدست آمده از معیارهای مختلف و نسبت تنش ارتباط خوبی برقرار است و با این ارتباط می توان کمترین فشار گل لازم برای جلوگیری از ریزش چاه را در نسبت های مختلف تنش بدست آورد.
- Abstract
- Wellbore stability is a main factor in a successful drilling job. Minimization of cost is one of the major goals in drilling engineering. Wellbore stability is a function of several important factors such as: well orientation, well deviation, in-situ stresses, mud weight, rock mechanical properties among others. Factors affecting wellbore stability are classified into controllable and uncontrollable parameters. Controllable factors include well orientation, well deviation and mud weight. These factors control well instability problems. Drilling well in an optimum direction decreases instability problems. An increase in the devitoric stress increases the likelihood of instability problems. Mud weight plays an important role in wellbore stability. Mud pressure variation leads to a disturbed zone around the well. Disturbed zone includes elastic, plastic and failure area. Thus, estimating of disturbed zone radius and also understanding of rock mass behavior around the well could be signficantly useful in wellbore stability analysis. In this study mud weight window is calculated using a new 3d criteria referred to as Modified Mohr-Coloumb (MM-C) criteria. The solution method used in this study is based on analytical method and linear elastic behavior. Results of this study show that collapse pressure obtained from MM-C criteria is lower than that of traditional Mohr-Coloumb (M-C) criteria. In other words, determination of the mud weight window using M-C is conservative compared to MM-C criteria. In addition, the plastic zone radius is calculated by considering elastoplastic method for M-C, MM-C and Mogi-Coloumb criteria. Then Normalized Yielded Zone Area (NYZA) is obtained by applying foregoing criteria. In numerical method, NYZA is considered to be one at different stress ratios (K) for wellbore stability. Also in this study, mud pressure is obtained at different stress ratios by considering NYZA=1. Then by employing these mud pressures, NYZA was calculated for different criteria. Finally, analytical results for NYZA are in good match with K, so we can obtain minimum mud pressure using analytical methods to prevent well collapse. Keyword: wellbore stability, optimum mud weight, plastic zone, well failure crireia
