Комплексный анализ устойчивости ствола скважины с использованием упругих и поротермоупругих моделей

UDK: 622.245.3
DOI: 10.24887/0028-2448-2018-8-14-18
Ключевые слова: поротермоупругая модель, неустойчивость ствола скважины, критерий Моги – Кулона, безопасное бурение
Авторы: А. Гараванд (РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина), В.М. Подгорнов (РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина), Ю.Л. Ребецкий (Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН), М.Ф. Гасеми (Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН), А.Л. Шайбаков (ООО НПО «Союзнефтегазсервис»)

В работе для расчета сдвигового разрушения Использован критерий Моги - Кулона. Целью данной работы является исследование различных геомеханических моделей, чтобы получить полное представление о механической нестабильности ствола скважины и применить их для определения наиболее результативного бурения и выбора необходимой плотности бурового раствора при различных режимах напряженного состояния пласта. Исследован также различный тип концентрации напряжений вокруг ствола скважины, возникающих в процессе бурения, которые нарушают равновесное напряженно-деформированное состояние пласта. Рассчитана минимальная требуемая прочность горной породы для проведения безопасного бурения.

В данной работе изучаются модель поро-термоупругости и ее влияние на устойчивость ствола скважины. Проводится сравнение с обычной упругой моделью. Показано, что поро-термоупругая модель лучше описывает физическую сущность проблемы механической нестабильности ствола скважины, в то время как неучет нагревания и охлаждения среды вызывает непонимание и неверное суждение о процессах, происходящих в породе. Представленные результаты основаны на анализе данных, полученных на одном из нефтяных месторождений России.

Список литературы

1. Zoback M.D. Reservoir Geomechanics. – Cambridge: Cambridge University Press, 2007.

2. Etchecopar A., Vasseur G., Daignieres M. An inverse problem in microtectonics for the determination of stress tensors from fault striation analysis // Journal of Structural Geology. – 1981. V. 3 (1). – P. 51–65.

3. Qian W., Pedersen L.B. Inversion of borehole breakout orientation data // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. –1991. – V. 96 (B12). – P. 20093–20107.

4. Al-Ajmi A.M., Zimmerman R.W. Relation between the Mogi and the Coulomb failure criteria // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. – 2005. – V. 42 (3). – P. 431–439.

5. Zimmerman R.W., Al-Ajmi A.M. Stability Analysis of Deviated Boreholes using the Mogi-Coulomb Failure Criterion, with Applications to some North Sea and Indonesian Reservoirs // SPE 104035-MS. – 2006.

6. Гараванд А., Ребецкий Ю.Л. Методы геомеханики и тектонофизики при решении проблем устойчивости нефтяных скважин в процессе бурения. Геофизические исследования. – 2018. – V. 19 (1): – С. 55–76.

7. Well bore breakouts and in situ stress / M.D. Zoback, D. Moos, L. Mastin, R.N. Anderson // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. – 1985. – V. 90(B7). – 5523–5530.

8. Influence of borehole diameter on the formation of borehole breakouts in black shale // T. Meier, E. Rybacki, A. Reinicke, G. Dresen International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. – 2013. – V. 62. – P. 74–85.

9. Carslaw H.S., Jaeger J.C. Conduction of Heat in Solid. – Oxford; Clarendon Press, 1959.

10. Wang Y., Papamichos E. Conductive heat flow and thermally induced fluid flow around a well bore in a poroelastic medium // Water Resources Research. – 1994. – V. 30 (12). – P. 3375–3384.

11. Coupled Thermo-Poro-Elastic modeling of near wellbore zone with stress dependent porous material properties /M.F. Ghasemi [et al.] // Journal of Natural Gas Science and Engineering. – 2018. – V. 52. – P. 559–574.

12. Kirsch E.G. Die Theorie der Elastizität und die Bedürfnisse der Festigkeitslehre. Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure. – 1898. – V. – P. 797–807.

13. Detournay E., Cheng AHD. Poroelastic response of a borehole in a non-hydrostatic stress field. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts. – 1988. – V. 25 (3). – P. 171–182.

14. Tao Q, Ghassemi A. Poro-thermoelastic borehole stress analysis for determination of the in situ stress and rock strength. Geothermics. – 2010. – № 39(3). – Р. 250–259. 



Внимание!
Купить полный текст статьи (формат - PDF) или читать материал, находящийся в открытом доступе, могут только авторизованные посетители сайта.

Библиометрия за 2016 год

SCOPUS
SNIP: 0,573
SJR: 0,205
РИНЦ
Двухлетний импакт-фактор: 0,629
Пятилетний импакт-фактор: 0,471
Показатель в рейтинге SCIENCE INDEX: 0,431
Место в рейтинге SCIENCE INDEX: 1178

ИТ-форум нефтегазовой отрасли
Конкурс на лучший IT-проект