فهرست مطالب

ژئومکانیک نفت - سال پنجم شماره 2 (تابستان 1401)

مجله ژئومکانیک نفت
سال پنجم شماره 2 (تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/06/19
  • تعداد عناوین: 6
|
  • آرش ابراهیم آبادی* صفحات 1-16
    امروزه در هر پروژه مباحث هزینه و زمان از اهمیت بالایی برخوردار می باشند، بنابراین در صنعت حفاری نیز که یکی از پرهزینه ترین صنعت ها به شمار می رود، باید اقداماتی مقتضی در خصوص صرفه جویی در زمان و هزینه صورت پذیرد. در عملیات حفاری، با انتخاب صحیح ابزار مورد استفاده و هم چنین پیش بینی دقیق و به موقع پارامترها و مشکلات احتمالی می توان این عملیات را در زمان و هزینه کمتر انجام داد. در این راستا یکی از موثرترین راهکارها تحلیل اطلاعات میدانی و به دنبال آن توسعه و بهبود ابزارهای این تحلیل ها می باشد. در صنعت حفاری برای شناسایی مشکل و بهبود عملکرد حفاری عموما یا از آزمون های آزمایشگاهی و روابط تجربی استفاده می شود و یا از تجربیات گذشته بهره گرفته می شود. در این تحقیق سعی شد از روش های نوین و مدل سازی هوشمند برای پیش بینی نرخ نفوذ در عملیات حفاری استفاده شود که بدین منظور از روش شبکه عصبی مصنوعی استفاده شد. در این مقاله با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و داده های حفاری میدان نفتی شادگان (400 داده) و در سازند آغاجاری اقدام به ساخت مدلی جهت پیش بینی نرخ نفوذ حفاری شد و سپس نتایج حاصل با نتایج بدست آمده از مدل سازی با رگرسیون چند متغیره مقایسه شد. برای ارزیابی خصوصیات اصلی مدل بدست آمده و صحت سنجی آن از داده های چاه های مجاور استفاده شد. نتایج تحقیق نشان داد که ضریب همبستگی برای شبکه عصبی 0.97 و ضریب تعیین آن 0.94 بدست آمد در حالی که در تحلیل آماری، مقدار ضریب همبستگی 0.94 و ضریب تعیین برابر با 0.89 می باشد که این امر دقت بالاتر مدل سازی با شبکه عصبی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: شبکه عصبی مصنوعی، پیش بینی، نرخ نفوذ، ضریب همبستگی، ضریب تعیین، میدان نفتی شادگان
  • علیرضا طایفه یونسی، محمد صباح، محمدجواد عامری شهرابی* صفحات 17-33
    کیک به ورود سیالات مخزن به داخل چاه گفته می شود که مشکلات زیادی را حین عملیات حفاری به وجود می آورد. در سازندهای پرفشار با مقاومت استحکامی کم، احتمال وقوع خودمهاری چاه با مکانیزم پل زدگی بیشتر خواهد بود. شرایط فروتعادلی که حین وقوع کیک به وجود می آید، باعث ناپایداری دیواره چاه شده و ریزش دیواره چاه ممکن است باعث به وجود آمدن پدیده خودمهاری و در نتیجه منجر به کنترل کیک گردد.. در این پژوهش پتانسیل وقوع خودمهاری طبیعی و توانایی آن برای جلوگیری از وقوع فوران، در یکی از چاه های آب های عمیق در دریای خزر مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور از چند سری شبیه سازی های عددی نیمه کوپل برای ارزیابی پروفایل فشار دیواره چاه و ناپایداری دیواره به عنوان تابعی از زمان در شرایط کیک استفاده شده است. شبیه سازی های انجام شده در یک سناریوی خاص از فوران نشان می دهد که قطعات سنگ جدا شده از دیواره چاه در طول وقوع کیک، در درون سیال سازند در حال حرکت، معلق می مانند، به گونه ای که احتمال پلاگ شدن چاه و وقوع خود مهاری از طریق تجمع خرده های حفاری در درون چاه کم خواهد بود. از طرف دیگر ورود خرده سنگ های حاصل از ریزش دیواره چاه به داخل چاه باعث افزایش سریع غلظت مواد جامد موجود در درون سیال می شود. به طوری که پس از گذشت زمان مشخصی از وقوع کیک، این غلظت به یک حد بحرانی رسیده و پل زدگی مانع از گسترش کیک و تبدیل آن به فوران می شود.
    کلیدواژگان: کیک، ناپایداری دیواره چاه، خود مهاری، فوران، دریای خزر
  • محمدسعید امینی*، سعید نیکوسخن، علی مرتضوی صفحات 34-47
    این مقاله بر کاربرد مدل‏ سازی عددی و تحلیلی به‏ منظور امکان‏ سنجی حفاری فروتعادلی در یکی از میادین نفتی مناطق مرکزی ایران و در سازندهای ماسه‏ سنگی که بر تحلیل یک بعدی از نرم ‏افزار ژیولاگ و نرم ‏افزار آباکوس متمرکز شده است. در بخش حل تحلیلی از روابط الاستیک و پلاستیک همچنین برای پایداری دیواره، از روابط مختلف استفاده شده است. میدان نفتی مناطق مرکزی ایران یکی از میادین بزرگ جنوب غرب ایران است که همواره با مشکل هرزروی سیال و مشکلات پایداری دیواره چاه همراه است. گزارشات حفاری و لاگ‏ های تهیه شده از این میدان نشان می‏ دهد که در یکی از چاه ‏ها فشار وارده گل حفاری به دیواره 33 مگاپاسکال است و با توجه به این میزان فشار گل پایداری چاه در طول مسیر تا حدودی با ریسک ریزش دیواره ایجاد شده است. شبیه ‏سازی با مدل یک بعدی ژیولاگ و حل تحلیلی انجام شده است که ناپایدارترین لایه مخزن با توجه به فشار گل استفاده شده را محیط ناامن از لحاظ پایداری نشان می‏ دهد که با استفاده از اصلاح فشار گل حفاری و تعیین پنجره ایمن گل حفاری با معیارهای موهر-کلمب و شاخص تعیین پایداری کلمب به یک پنجره ایمن گل حفاری برای هر دو روش فروتعادلی و فراتعادلی ممکن کرده است که با توجه به نتایج بدست آمده جهت امکان‏ سنجی حفاری فروتعادلی به تعیین گل بهینه و فشار گل بهینه برای انجام حفاری فروتعادلی منجر شد که این میزان فشار گل اصلاح شده در روش حفاری فراتعادلی 90.43 مگاپاسکال است که این فشار در بخش حفاری فروتعادلی، 37 مگاپاسکال است.
    کلیدواژگان: امکان‏سنجی حفاری فروتعادلی، پنجره ایمن گل حفاری، ناپایداری چاه نفت، لاگ نفتی، ژئولاگ
  • محمد عنایتی نجف آبادی، سعید نیکوسخن*، سیده حسنا طالبیان، احمد فهیمی فر صفحات 48-55
    یکپارچگی چاه یک ضرورت جهت مجزا کردن چاه از ورود سیال سازندهای مجاور است و ازبین رفتن این یکپارچگی در طول عمر چاه، موجب بروز مشکلاتی از قبیل نشت سیال سازند های مجاور، آسیب به تجهیزات، فوران چاه، صدمات به نیروی انسانی و آسیب به محیط زیست می شود و در صورت عدم رفع مشکل شاهد مسدود شدن چاه و از بین رفتن سرمایه خواهیم بود. از بین رفتن این یکپارچگی عوامل متعددی از جمله عملیات ناقص مسدود کننده، آسیب و تغییر شکل سیستم نگهداری، اتصال ضعیف ناشی از کیک گل، شکستگی های ایجاد شده در مسدود کننده و سازند و وجود کانال در سیمان دارد. کاربرد ژیومکانیک در صنعت نفت و گاز به صورت چشمگیری درحال توسعه است، تعیین خواص ژیومکانیکی سنگ از قبیل پایداری چاه و سیستم نگهداری و شبیه سازی کوپل جریان سیال، از موارد مختلف استفاده از مدل ژیومکانیکی در طول توسعه یک میدان هیدروکربنی می باشد؛ نشست مخزن و ایجاد تنش های برشی و کششی در سطوح مشترک بین مسدود کننده و سیستم نگهداری و همچنین سازند و مسدود کننده ،تغییرات فشار منفذی، تنش های مکانیکی ناشی از تزریق یا تولید می تواند در نزدیکی چاه منجر به تغییر تنش های موجود شود که این امر از بین رفتن یکپارچگی چاه را به دنبال خواهد داشت. در این مطالعه سعی براین بود که مدل سازی ژیومکانیکی با نگرش توامان هیدرومکانیک برای چاه های یکی از میادین غرب ایران با استفاده از روش اجزا محدود صورت پذیرد تا از این طریق نسبت به بررسی یکپارچگی چاه اقداماتی در نظر گرفته شود. باتوجه به مدل ایجاد شده، مناطق آسیب دیده غلاف سیمانی مشخص شده است و به منظور بررسی نتایج مدل، این نتایج با لاگ های CBL و VDL، مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: فرآیند کوپل هیدرومکانیک، مدل ژئومکانیکی، یگپارچگی چاه، اجزا محدود، سیمان
  • امیر یگانی*، مجید نبی بیدهندی، جلیل سعدونی صفحات 56-69
    در اکتشاف نفت، سنگ منشا به عنوان مهم ترین بخش اصلی در یک سیستم نفتی، برای اکتشاف مواد هیدروکربنی در نظر گرفته می شود. سنگ های منشا مقادیر قابل توجهی مواد آلی داشته و توانایی تولید نفت را در صورت رسیدن بلوغ کافی دارا می باشند. سنگ منشا هیدروکربنی به سازندهایی اغلب از جنس شیل یا آهک ریزدانه اطلاق می گردد که در صورت رسیدن به بلوغ پنجره نفتی و گازی هیدروکربن تولید می کند. با استفاده از نگار های گاما، نوترون، چگالی، صوتی و مقاومت ویژه تحلیل و تفسیر یر روی چاه های مورد مطالعه ازطریق روش ∆ log⁡R می توان مقدار کربن آلی کل را محاسبه نمود. در این مقاله با استفاده از داده های دیجیتال نگار ها و تلفیق آن ها توسط نرم افزار (IP) Interactive Petrophysics، به نواحی حاوی کربن آلی در سازند پابده دست یافتیم. در این مطالعه از آنالیز های آزمایشگاهی برای تصدیق و راستی آزمایی مطالعه پیش رو استفاده گردید. نواحی دارای سنگ منشا بالغ در سازند پابده توسط نگار های ذکر شده در چاه های سونگرد شرقی شماره a، شهیدان شماره b، دهلران شماره c یافت شد. با توجه به توالی تکرار شده توسط نگار گاما در همه چاه ها در سازند پابده در چهار چاه سوسنگرد شرقی شماره a، شهیدان شماره b، دهلران شماره c و مهر شماره d و با مقایسه توالی در این چاه-ها، یافتن سنگ منشا بالغ در چاه مهرd که فاقد داده های نگار ها به غیر از نگار گاما بود، فقط با استفاده از نگار گاما و با کمک از این توالی یافت شده از چاه های دیگر محقق شد. با توجه به تفاسیر انجام شده، بازه ی عمقی غنی از مواد آلی برای سنگ های منشا در هر یک از چاه های مورد مطالعه شناسایی شده و نتیجه گردید که سازند پابده در چاه سوسنگرد شرقی شماره a دارای میزان بیشتری مقدار مواد آلی است که در محل تاقدیس نا بالغ است.
    کلیدواژگان: ماده آلی کل، سنگ منشاء، نگار های چاه پیمایی، روش ∆ log⁡R، منطقه دزفول شمالی
  • محمدرضا آقاخانی امام قیسی، محسن حیدری، منوچهر صانعی*، حامد شبان نیا صفحات 70-79
    حفاری فروتعادلی به منظور کاهش صدمه به سازند، کاهش هزینه ها و افزایش سرعت حفاری مورد توجه قرار گرفته است. علی رغم این مزیت ها اجرای حفاری فروتعادلی به دلیل خطرات ناشی از پایین تر بودن فشار سیال حفاری از فشار سازندی نیازمند مدل سازی و بررسی دقیق پیش از اجرا عملیات حفاری می باشد. لذا با توجه به این موارد در این پژوهش سعی شده است با استفاده از مدل سازی عددی و روش تحلیلی موهر-کلمب ابتدا پایداری چاه مورد مطالعه در حفاری فروتعادلی مورد بررسی قرار گرفته و سپس به وسیله آنالیز حساسیت تاثیر پارامترهای ژیومکانیکی، تنش های برجا و فشار چاه بر کرنش شعاعی دیواره چاه به عنوان پارامتری وابسته به پایداری چاه محاسبه شود. نتایج نشان داد بازه پنجره گل ایمن و پایدار جهت انجام حفاری فروتعادلی برای سازند مورد مطالعه 21.24 تا 34.7 مگاپاسکال می باشد. همچنین نتایج آنالیز حساسیت چاه مورد مطالعه نشان داد که با توجه به فاکتورهای حساسیت به دست آمده برای هر یک از پارامترهای ژیومکانیکی، موثرترین پارامتر در بین پارامترهای الاستیک و پلاستیک به ترتیب مدول یانگ و چسبندگی و کم اثرترین پارامترها به ترتیب ضریب پواسون و زاویه اصطکاک می باشد. به علاوه با بررسی فاکتور حساسیت در بین تمام پارامترهای ژیومکانیکی، می توان گفت فشار چاه و تنش افقی حداکثر به ترتیب با مقادیر 6.43 و 5.33 دارای بیشترین اثرگذاری بر کرنش شعاعی در حفاری فروتعادلی می باشند.
    کلیدواژگان: المان محدود، آنالیز حساسیت، پایداری چاه، حفاری فروتعادلی، معیار موهر-کلمب
|
  • Arash Ebrahimabadi * Pages 1-16
    Time and cost are of great important issues in each project. Therefore, in the drilling industry as well, which is one of the most costly industries, there should be taken appropriate measures to save time and cost. In drilling, the operation can be carried out at a lower cost and time, by choosing the appropriate tool, as well as predicting accurate and timely parameters and probable problems. In this regard, one of the most effective strategies is to investigate field data and subsequently development and improvement of tools for the achieved results. In the drilling industry, in order to identify the problem and improve the drilling performance, generally, either laboratory tests or empirical models are used in accordance with previous experience. In this research, we tried to use novel methods and intelligent modeling to predict the penetration rate in drilling operations. For this purpose, artificial neural network (ANN) approach was used. In this paper, using an artificial neural network and data from Shadegan oil field drilling data (400 data), a model was developed to predict the rate of penetration, and then the results were compared with the results of modeling with multivariate regression. To evaluate the main characteristics of the model, its accuracy was measured using adjacent wells data. The results of the research showed that the correlation coefficient for the neural network is 0.97, and determination coefficient is 0.94 and the error histogram rate is proportional to the zero error 0.005, while the corresponding value in the statistical analysis the correlation coefficient is 0.94 and the determination coefficient is equal to 0.89, which indicates a higher accuracy of neural network modeling.
    Keywords: Artificial Neural Network, prediction, Rate of Penetration, Correlation coefficient, Determination Coefficient, Shadegan Oil Field
  • Alireza Tayefeh Younesi, Mohammad Sabah, Ameri Mohammad Javad * Pages 17-33
    Blowout is the uncontrolled flow of reservoir fluids into the well, which can cause different types of problems during the drilling operations. In high-pressure formations with low rock strengths, it is more likely to occur self-killing through bridging mechanisms. The underbalanced conditions that are induced during developing a kick, leading into sufficient instability in exposed formations such that the borehole bridges over and kick kills itself. In this research, the potential of natural bridging is studied in one of the deep-water wells in the Caspian Sea to figure out whether this natural phenomenon is able to terminate the uncontrolled influxes of formation fluids into the borehole. For the reason, a series of semi-integrated numerical simulators are employed to evaluate wellbore pressure profile and wellbore instability as a function of time under blowout conditions. Applied analyses to a particular blowout scenario indicated that rock fragments falling off the wellbore wall are suspended in the two-phase flow (a mixture of gas and drilling mud) during developing the kick. As a result, cavings settlement is less not probable to plug the wellbore. On the other hand, suspension of rock fragments gradually increases the solid concentration of fluid phase until it hits a critical value at a certain time after the beginning of the kick, thereby bridging occurs before developing the kick into a blowout.
    Keywords: Kick, Wellbore Instability, Self-killing, Blowout, Caspian Sea
  • Mohammad Saeed Amini *, Saeid Nikoosokhan, Ali Mortazavi Pages 34-47
    This paper focuses on the application of numerical and analytical modeling for feasibility study of under balanced drilling (UBD) in oil field and in sandstone formations, which has been used for one-dimensional analysis of Geolag software. In the analytical solution section of elastic and plastic relations of wall stability, different relations have been used. heavy costs imposed on the oil industry in Iran due to drilling in reservoirs with sandstone formation, which are characterized by cracks and the presence of shale layers, understanding the mechanism of failure and the reaction of this environment has made drilling inevitable along with providing a suitable solution to minimize these problems. oil field is one of the major fields in southwestern Iran, which is always associated with the problem of loss and the problems of wellbore stability. Drilling reports and logs prepared from these well show that in oil well, the pressure of drilling mud on the wall is 33 MPa, and due to this amount of mud pressure, the wellbore stability along the well path is somewhat and risky. Wall collapse is provided. The simulation is performed with a one-dimensional model of Geolag and analytical solution that the most unstable reservoir layer in oil well according to the mud pressure used, the well mud shows an unsafe environment in terms of stability, which is used by drilling mud pressure correction and Determining the safe drilling mud window. which allows the use of under balanced drilling. According to the obtained results, for feasibility study of under balanced drilling, it was determined to determine the optimal mud and optimum mud pressure for under balanced drilling.This amount of modified mud pressure in oil well in the over balanced drilling method is 43.90 MPa, which is 37 MPa in the under balanced drilling section of oil well
    Keywords: Feasibility study of UBD, Safe drilling mud window, wellbore stability, data Logging, GEOLOG
  • Mohammad Enayati Najafabadi, Saeid Nikoosokhan *, Seyedeh Hosna Talebian, Ahmad Fahimifar Pages 48-55
    Well integrity is a necessity for separating the well from the fluid entering the adjacent formations and eliminating this integrity over the life of the well, causing problems such as excess water production in the production well, fluid leakage of adjacent formations, damage to equipment, and well erosion. It will cause manpower and damage to the environment, and if the problem is not resolved, we will see the well closed and capital lost. The loss of this integrity has several factors, including incomplete blocking operations, damage and deformation of the maintenance system, poor connection caused by the mud cake, fractures created in the blocker and formation, and the presence of ducts in the cement. The application of geomechanics in the oil and gas industry is evolving dramatically, determining the geomechanical properties of the rock, such as wellbore stability, and fluid flow coupling, are various applications of the geomechanical model during the development of a hydrocarbon field; the creation of shear and tensile stresses at the joint surfaces between the blocker and the maintenance system as well as the formation and blocker, pore pressure changes, mechanical stresses caused by injection or production can cause existing stresses to change near the well, thus which the loss of integrity will lead to wells. In this study, geomechanical modeling with hydromechanical approach for wells of a field in western Iran was performed using finite element method and considering this model, the integrity of the well was investigated at the well production stage.
    Keywords: Coupled hydromechanics process, geomechanics model, wellbore integrity, Finite element method, cement
  • Amir Yegani *, Majid Nabi Bid Hendi, Jalil Saadouni Pages 56-69
    In oil exploration, the source rock is considered as the most important part in an oil system for the exploration of hydrocarbons. The source rocks have significant amounts of organic matter and have the ability to produce oil when they reach sufficient maturity. Hydrocarbon source rocks are often referred to as shale or fine-grained formations that produce hydrocarbons when they mature to oil and gas windows. Using gamma, neutron, density, acoustic and resistivity graphs, the amount of total organic carbon can be calculated and interpreted on the studied wells by∆ log⁡R method. In this paper, using digital data of graphs and combining them by Interactive Petrophysics (IP) software, we obtained areas containing organic carbon in Pabdeh Formation. In this study, laboratory analyzes were used to confirm and validate the leading study. Areas with mature source rocks in Pabdeh Formation were found by the mentioned drawings in the Eastern Sungard wells No. a, Shahidan No. b, Dehloran No. c. According to the sequence repeated by Negar Gamma in all wells in Pabdeh Formation in four wells of East Susangard No. a, Shahidan No. b, Dehloran No. c and Mehr No. d and by comparing the sequence in these wells, finding mature source rock In well d, which had no graph data other than gamma graph, it was achieved only by using gamma graph and with the help of this sequence found from other wells. According to the interpretations, the deep range rich in organic matter for the source rocks in each of the studied wells was identified and it was concluded that the Pabdeh Formation in the well of East Susangard No. a has a higher amount of organic matter. Which is immature at the anticline.
    Keywords: Total Organic Carbon, Source rock, well logging, Δ log R method, North Dezful region
  • Mohammad Reza Aghakhani Emamqeysi, Mohsen Heydari, Manouchehr Sanei *, Hamed Shaban-Nia Pages 70-79
    Underbalanced drilling has been considered to reduce damage to the formation, decrease costs and increase drilling speed. Although underbalanced drilling has many advantages, it requires accurate modeling and fundamental study before drilling operations due to the risks of lower drilling mud pressure than formation pore pressure. Therefore, in this study, by using numerical analysis and Mohr-Coulomb analytical method, the wellbore stability of the studied well in underbalanced drilling was investigated. Then, the sensitivity of geomechanical parameters, in-situ stresses, and mud pressure on the wellbore radial strain was analyzed in order to present their effect of them on the wellbore stability. According to the results, the range of safe and stable mud weight window for underbalanced drilling of the formation was 21.24 to 34.7 MPa. In underbalanced drilling of the studied well, the sensitivity factor of all geomechanical parameters revealed that mud pressure and maximum horizontal in-situ stress have the greatest effect, while Poisson's ratio and friction angle have the least effect on the wellbore radial strain. Additionally, according to the sensitivity factor among all geomechanical parameters, the well pressure and maximum horizontal stress with the values of 6.43 and 5.33 respectively have the greatest effect on radial strain during underbalanced drilling.
    Keywords: Finite elements, Sensitivity analysis, wellbore stability, underbalanced drilling, Mohr-coulomb Criterion