ارائه معیاری برای تخمین حداقل و حداکثر فشار فروتعادلی گل حفاری در مخازن کربناته ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)

2 دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

حفاری با فشار زیر تعادل در واقع بهترین روش برای حفاری مخازن نفتی می‌باشد که فشار آن ها به دلیل تولید روزمره کاهش یافته است. این تحقیق با هدف بدست آوردن معیاری برای تخمین حداقل و حداکثر فشار فروتعادلی گل حفاری به منظور ازدیاد برداشت نفت و جلوگیری از آسیب به سازند در مخازن کربناته ایران انجام شده است. برای رسیدن به این هدف ابتدا یک سری اطلاعات، شامل 13 چاه از میدان های مختلف نفتی ایران جمع آوری شده و سپس با استفاده از نرم افزار FLAC2D که یک برنامه عددی بر مبنای روش تفاضل محدود است، به مدلسازی چاه نفت در فشارهای مختلف گل حفاری پرداخته شده و در نهایت برای تحلیل پایداری و تخمین حداقل و حداکثر فشار فروتعادلی گل حفاری، به روش الاستوپلاستیک از روش تعیین سطح نرمالیزه (NYZA) استفاده شده است که پس از رسم نمودار NYZA برای هر چاه به صورت جداگانه، با در نظر گرفتن فشارهای گل حفاری روی نمودار NYZA در بازه بین 1=NYZA تا فشار منفذی، حداقل و حداکثر فشار گل حفاری به ترتیب در 1=NYZA و 0/2=NYZA محاسبه شده و در نهایت رابطه ای به صورت نسبتی از فشار منفذی برای تخمین حداقل و حداکثر فشار فروتعادلی گل حفاری بدست آورده و ارائه شده است. این رابطه به صورت ضریب یا نسبتی از فشار منفذی بیان شده که در آن، تنها با داشتن فشار منفذی سازند می توان حداقل و حداکثر فشار فروتعادلی گل حفاری را به منظور ازدیاد برداشت نفت و جلوگیری از آسیب به سازند تخمین زد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A criterion to estimate the minimum and maximum underbalanced pressures of drilling mud in Iranian carbonate reservoirs

نویسندگان [English]

  • Naser Behnam 1
  • Mehdi Hosseini 1
  • Mohammad Ahmadi 2
1 Imam Khomeini international university
2 Shahroud University of Technology
چکیده [English]

Underbalanced drilling is in fact the best drilling method for oil reservoirs that their pressure has been reduced. This study aimed at obtaining a criterion for estimating the minimum and maximum underbalanced presUnderbalanced drilling is an advanced technology and a drilling operation in which the drilling fluid pressure inside the well is less than the pore pressure of sures of the drilling mud for enhancing oil recovery and preventing damages to the formations in the Iranian carbonate reservoirs. To this end, data on 13 wells in various Iranian oil fields were first collected. The oil wells were simulated at different drilling mud pressures with the help of the finite difference method (FDM)-FLAC2D. The elastoplastic normalized yielded zone area (NYZA) method was used for stability analysis and estimation of the minimum and maximum underbalanced pressures of the drilling mud. The NYZA diagram was plotted separately for each well. Considering the drilling mud pressures on the NYZA diagram in the range of NYZA=1 to the pore pressure, a minimum and maximum drilling mud pressure of NYZA=1 and NYZA=0.2 was calculated, respectively. Eventually, a correlation was proposed as a fraction of the pore pressure to estimate the minimum and maximum underbalanced pressures. This correlation is expressed as a factor or fraction of the pore pressure. The minimum and maximum underbalanced pressures of the drilling mud to enhance oil recovery and prevent damage to the formation can be estimated solely by inserting the pore pressure of the formation in this correlation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • oil well stability
  • drilling mud pressure
  • underbalanced drilling
  • NYZA method
آدیم، ع.، ریاحی،  م.،  باقری،  م.، 1397. تخمین فشار منفذی به روش های ایتون و باورز با استفاده از داده های لرزه نگاری و چاه پیمایی، نشریه پژوهش های ژئوفیزیک کاربردی، دوره 4، شماره 2 ص267-275.‎
اکبری نیا، ص.، 1395. تحلیل پایداری چاه عمودی در حالت حفاری فروتعادلی با استفاده از نرم افزار ABAQUS در سازند کربناته، اولین کنفرانس ملی مهندسی مکانیک و مکاترونیک ایران.
حیدریان، م. شفیعی، م. جلالی فر، ح. جعفری، س.، 1391. تعیین حداقل وزن مجاز گل در حفاری تحت تعادل به روش تحلیلی در یکی از میادین جنوب غرب ایران، اولین کنفرانس بین المللی نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاهی.
دانیالی، م. ابراهیم آبادی، آ.، 1397. تحلیل پایداری دیواره چاه نفت در حفاری فروتعادلی به وسیله ی نرم افزار ABAQUS"، هفتمین کنفرانس بین المللی نفت،گاز،پالایش وپتروشیمی بارویکردتوسعه ارتباط دولت،دانشگاه وصنعت.
سعیدی مقدم، س. افشون، ر. جلالی فر، ح.، 1391. امکان سنجی استفاده از حفاری زیر فشار تعادلی در یکی ازمخازن نفتی جنوب ایران، اولین کنفرانس بین المللی نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاهی.
صانعی، م.، 1390. آنالیز پایداری دیواره چاه درروش حفاری زیرفشار تعادلی، هشتمین کنفرانس دانشجویی مهندسی معدن.
غلامی، ک. شهریار، ک.، 1386. بررسی پایداری دیواره چاه در روش حفاری تحت تعادل با آنالیز NYZA در یکی از مخازن نفتی سازند آسماری، سومین کنفرانس مکانیک سنگ ایران.
فرهی، ع. سالاری راد، ح. احمدی، ب.، 1394. تحلیل المان مجزای پایداری دیواره چاه در حین حفاری فروتعادلی در مخازن شکافدار با در نظر گرفتن نرخ تولید بهینه حین حفاری و کمترین میزان ناپایداری (مطالعه موردی: مخزن A میدان پارسی)، دومین کنفرانس بین المللی پژوهش در علوم و تکنولوژی.
ملائی، ف.، 1395. تحلیل پایداری دیواره چاه در روش حفاری فروتعادلی با استفاده از روش عددی، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکز.
نجفی پور،  ع. آهنگری، ک. آل علی، س. م.، 1396. تعیین پنجره گل مناسب و آنالیز حساسیت پایداری دیواره چاه افقی با استفاده از مدلسازی عددی در یکی از میادین نفتی جنوب غرب ایران، اکتشاف و تولید نفت و گاز، 60-67.
هاشمی، م. شهبازی، خ. آبدیده، م.، 1389. تحلیل ناپایداری دیواره چاه در روش حفاری تحت تعادلی در یکی از مخازن نفتی،  اولین همایش ملی فناوری های نوین در صنایع نفت و گاز.
Ali, A.H.A., Brown, T., Delgado, R., Lee, D., Plumb, D., Smirnov, N., Marsden, R., Prado-Velarde, E., Ramsey, L., Spooner, D. and Stone, T., 2003. Watching rocks change—Mechanical earth modeling. Oilfield Review, 15(1):22-39.
Ameen, M.S., Smart, B.G., Somerville, J.M., Hammilton, S. and Naji, N.A., 2009. Predicting rock mechanical properties of carbonates from wireline logs (A case study: Arab-D reservoir, Ghawar field, Saudi Arabia). Marine and Petroleum Geology, 26(4): 430-444.
Bennion, D. B., & Thomas, F. B., 1990. Underbalanced Drilling: A Reservoir Design Perspective, Society of Petroleum Engineers, doi:10.2118/CIM-99-05-MS.
Behnam, N., Hosseini, M., & Shahbazi, S., 2020. A Criterion for Estimating the Minimum Drilling Mud Pressure to Prevent Shear Failure in Oil Wells. Geotechnical and Geological Engineering, 38(1): 227-236.
Fjaer, E. & Holt, R. M. & Horsrud, P. & Raaen, A. M. & and Risnes, R., 2008. Petroleum Related Rock Mechanics, 2nd Ed, Amesterdam, Elsevier.
Hawkes, C.D. and McLellan, P.J., 1996. January. Modeling of yielded zone enlargement around a wellbore, In 2nd North American Rock Mechanics Symposium, American Rock Mechanics Association.
Hosseini, M., Behnam, N., & Aria, M., 2020. Determination of a safe drilling mud window and optimal drilling mud pressure by shear and tensile failure criteria. Arabian Journal of Geosciences, 13(14): 1-13.
Islam, M.A., Skalle, P. and Tantserev, E., 2009. December. Underbalanced Drilling in shales-perspective of mechanical borehole instability, In IPTC 2009: International Petroleum Technology Conference.
Lake, L. W., Fanchi, J. R., Arnold, K., Clegg, J. D., Holstein, E. D., & Warner, H. R., 2007. Petroleum engineering handbook: reservoir engineering and petrophysics (Vol. 5), Society of Petroleum Engineers.
Maleki, S., Gholami, R., Rasouli, V., Moradzadeh, A., Riabi, R.G. and Sadaghzadeh, F., 2014. Comparison of different failure criteria in prediction of safe mud weigh window in drilling practice, Earth-Science Reviews, 136:36-58.
McLellan, P. and Hawkes, C., 2001. Borehole stability analysis for underbalanced drilling, Journal of Canadian Petroleum Technology, 40(05).
Miller, S. L. M. & Stewart, R. R., 1990. effects of lithology, porosity and shaliness on p_ and s_ wave velocities from sonic logs, Canadian Journal of Exploration geophysics, 26:94-103.
Najibi, A.R., Ghafoori, M., Lashkaripour, G.R. and Asef, M.R., 2015. Empirical relations between strength and static and dynamic elastic properties of Asmari and Sarvak limestones, two main oil reservoirs in Iran, Journal of Petroleum Science and Engineering, 126:78-82.
Qiu, K., Gerryo, Y., Tan, C.P. and Marsden, J.R., 2007. Underbalanced drilling of a horizontal well in depleted reservoir: A wellbore stability perspective, In SPE Middle East Oil and Gas Show and Conference, Society of Petroleum Engineers.
 Salehi, S., Baladehi, H.E., Mojdeh, A. and Darvishi, R., 2009. May. Wellbore stability analysis in UBD wells of Iranian fields. In Shiraz 2009-1st EAGE International Petroleum Conference and Exhibition (pp. cp-125). European Association of Geoscientists & Engineers.
Soroush, H., Gao, H.J., Qutob, H.H., Neil, B., Mahli, Z.A. and Abalioglu, I., 2011. January. Geomechanical study for UBD feasibility in the Northern Iraq fields. In SPE/IADC Middle East Drilling Technology Conference and Exhibition, Society of Petroleum Engineers.
Yousefian, H., Fatehi Marji, M., Soltanian, H., Abdollahipour, A., & Pourmazaheri, Y., 2020. Wellbore trajectory optimization of an Iranian oilfield based on mud pressure and failure zone. Journal of Mining and Environment, 11(1): 193-220.
Yuan, J.L., Deng, J.G., Tan, Q., Yu, B.H. and Jin, X.C., 2013. Borehole stability analysis of horizontal drilling in shale gas reservoirs, Rock Mechanics and Rock Engineering, 46(5):1157-1164.