ارزيابي بريك-آوت با معيار خرابي موگي-كولمب، به عنوان روشي براي تخمين تنش هاي برجا

Evaluation of Breakout by Mogi-Coulomb Failure Criterion as a Method for Estimating in situ Stresses

تعيين جهت و مقدار تنش هاي برجا به عنوان اساسي ترين پارامتر مورد نياز براي ارزيابي پايداري ديواره گمانه بسيار با اهميت هستند. يكي از روش ها براي تعيين جهت و مقدار تنش هاي برجا، پديده ي بريك-آوت گمانه است. پديده ي بريك-آوت گمانه كه منجر به خرابي و ريزش جدار گمانه حفاري شده مي شود، ناشي از افزايش تنش برشي به علت تمركز تنش فشاري در پيرامون گمانه است. در اين مقاله با تلفيق روابط تنش پيرامون گمانه بر پايه تيوري الاستيسيته با معيار خرابي موگي-كولمب عرض و عمق خرابي بدست آمد. سپس حداقل فشار سيال داخل گمانه براي جلوگيري از خرابي ديواره گمانه مورد ارزيابي قرار گرفت و همچنين تاثير مشخصات فيزيكي مصالح، نسبت تنش هاي برجا و فشار سيال بر روي ابعاد بريك-آوت بررسي شد. در بخش دوم مقاله براي ماسه سنگ انتخابي215 تحليل بريك- آوت براي مشخصات مكانيكي و تنش هاي برجاي مختلف انجام شد. هدف اين مقاله ارزيابي ارتباط بين عرض و عمق خرابي مي باشد. ضريب همبستگي بين عرض و عمق خرابي با استفاده از رگرسيون ساده خطيR=0.74 بدست آمد همچنين بر اساس روش برنامه ريزي بيان ژن (GEP) مقدار ضريب همبستگي R=0.82 نتيجه شد. اين بدين معني است كه همبستگي متوسط تا زيادي بين اين دو پارامتر وجود دارد و اگر قرار باشد مقادير تنش برجاي σ_h و σ_H را بر اساس هندسه بريك- آوت بدست آورد، با توجه به همبستگي بالاي عرض و عمق خرابي فقط مي توان يكي از اين دو تنش را بدست آورد.

Determining the directions and the values of in-situ stresses is of great importance as the most fundamental parameter needed to evaluate the borehole wall's stability. One of the methods for determining the directions and values of in-situ stresses is the borehole breakout phenomenon, which is developed by an increase in shear stress due to the concentration of compressive stress around the borehole and leads to the failure and collapse of the drilled borehole wall. In the present article, the width and depth of the failure were obtained by combining the stress relations around the borehole based on the theory of elasticity and through the Mogi-Coulomb failure criterion. Then, the minimum fluid pressure inside the borehole was evaluated to prevent damage to the borehole wall, and the effect of physical properties of materials, in situ stress ratio, and fluid pressure on the breakout dimensions was investigated. In the second section of this article, 215 breakout analyzes for different mechanical properties and in situ stresses were carried out for the selected sandstone. The objective of the present study is to evaluate the relationship between the width and depth of failure. The correlation coefficient between the width and depth of failure was equal to R=0.74 using simple linear regression. Moreover, the correlation coefficient's value was calculated to be R=0.82 based on the gene expression programming (GEP) method. It means that there is a moderate to strong correlation between these two parameters, and if the values of in situ stresses σ_h, σ_H to be obtained based on the breakout geometry, only the value of one of these stresses can be obtained due to the high correlation between width and depth of failure.