مدل‌سازي عددي رفتار چاه نفت در سازند نمكي (مطالعه موردي: يكي از چاه‌هاي نفت ميدان كوپال)

Numerical Modeling of Behavior of Oil Well in Salty Formation (Case Study: An Oil Well in Kupal Oil Field)

سازندهای نمكی به عنوان یكی از مهم‌ترین تله‌های نفتی شناخته شده‌اند. به همین دلیل حفاری چاه نفت در لایه‌های نمكی و نگهداری آن در زمان بهره‌برداری، از مهم‌ترین مسائل در مهندسی حفاری و از جمله عوامل تاثیرگذار بر طول عمر یك میدان نفتی به شمار می‌رود. از دست رفتن این چاه‌ها علاوه بر هدر رفتن وقت و هزینه، بهره‌برداری از حجم عظیمی از ذخایر را با مشكل روبرو می‌كند. از مشكلاتی كه در عملیات حفاری و پس از آن در این سازندها روی می‌دهد، می‌توان به گیرافتادن رشته حفاری، كاهش قطر چاه و مچالگی یا برش لوله‌های جداری اشاره كرد. همگرایی دیواره چاه در نمك‌ها در اثر پدیده خزش به وجود می‌آید. خزش یك پدیده وابسته به زمان است و تحت تنش ثابت رخ می‌دهد. در این پژوهش، ابتدا با نمونه‌گیری و انجام آزمون‌های آزمایشگاهی، مشخصات ژئومكانیكی یكی از چاه‌های میدان نفتی كوپال به‌دست آمده و در نهایت با استفاده از نتایج آزمون خزش انجام گرفته بر روی نمونه، به كمك نرم‌افزار FLAC2D، رفتار خزشی لایه‌های نمك پیرامون این چاه تحت مدل‌سازی عددی قرار گرفته است. مدل‌سازی‌های انجام شده در دو حالت هنگام حفاری و پس از حفاری (در تماس با لوله‌های جداری) و با استفاده از مدل ویسكوپلاستیك برگر انجام گرفته است. مدل‌سازی‌ها در حین حفاری نشان می‌دهد استفاده از سیال حفاری با وزن PPG 18 به خوبی همگرایی را كنترل می‌كند. همچنین در حالتی كه سیمان كاری پشت لوله جداری مناسب باشد، گسیختگی لوله جداری رخ نخواهد داد.  

Salty formations are considered as one of the most important petroleum traps. Thus, oil well drilling in salty formations and its support are among the most significant issues in drilling engineering and one of the most important factors in the life of an oil well. Not only does the loss of these wells cause waste of time and money, but it also hinders the exploitation of large volumes of reservoirs. Among the problems which occur during and after the drilling operations in salty formations, we can mention some of the important problems; such as, trapping of the drill string, decrease in the diameter of the well, and crumpling or shearing in the casing. Convergence of the well lining in salty formations is caused by creep. Creep is a time-dependent phenomenon which occurs under constant stress. Initially, the geo-mechanical properties of one of the wells in Kupal oil field were obtained in this study by sampling and laboratory testing. Afterwards, using the results of a creep test on the sample, the creep behavior of a salt layer around the well was modeled by FLAC2D software.  The modeling was done in the two states of drilling ((1) during the drilling and (2) after the drilling (in contact with the casing)) by using the Viscoplastic-burger model. Modeling during the drilling illustrated that using drilling fluid with the weight of 18 pounds per gallon  controlled the convergence very well. The findings would also demonstrated that casing rupture would not occur if the cement work behind the casing  was appropriate.