ارائه‌ی یک مدل تحلیلی پوروالاستیک جهت ارزیابی عملکرد ذرات lcm در مقاوم‌سازی دیواره‌ی چاه

یکی از مهمترین مشکلات در حین عملیات، هرزروی سیال حفاری می‌باشد که منجر به اتلاف هزینه‌ و زمان مفید عملیات می‌گردد. تجربیات میدانی و مطالعات پژوهشی نشان می‌دهد که «مقاوم‌سازی دیواره‌‌ی چاه (wbs)» رویکردی موثر برای کنترل و یا درمان این چالش است. درواقع انسداد ترک‌های موجود در دیواره‌ی چاه با استفاده از ذرات کنترل‌کننده‌ی هرزروی (lcm)، توزیع تنش و فشار سیال را بر دیواره‌ی چاه و سطوح ترک‌، تغییر داده و احتمال هرزروی را کاهش می‌دهد. در این مقاله تلاش شده است تا با بکارگیری مفاهیم مکانیک شکست، یک مدل تحلیلی پوروالاستیک ارائه شود و عوامل موثر بر تنش‌های حول دیواره‌ی چاه و نوک ترک، ارزیابی گردد. نتایج بدست آمده از آنالیز حساسیت بر روی پارامترهای مختلف نشان می‌دهد که پارامترهای ژئومکانیکی (ناهمسانگردی تنش‌های برجا)، پارامترهای هندسی (محل تشکیل پلاگ lcm، طول شکاف) و پارامترهای پوروالاستیک سازند (فشار مخزن و ضریب بیوت)، اثر قابل ملاحظه‌ای بر میزان موفقیت wbs دارند. بر طبق این نتایج، مقاوم‌سازی دیواره‌ی چاه، در شرایط تنش همسانگرد، سازند کم‌فشارتر و طول شکاف کمتر، موثرتر می‌باشد؛ چراکه تمرکز تنش در نوک ترک، کمتر بوده و احتمال رشد آن کاهش می‌یابد. همچنین، هرچه محل تشکیل پلاگ lcm به دهانه‌ی شکاف، نزدیک‌تر باشد مقاوم‌سازی بهتر انجام می‌شود.

An Analytical Poroelastic Model to Study the LCM Performance during the Wellbore Strengthening

One of the most challenging problems during drilling operations is loss circulation, which can result in wasting productive time and operation costs. Different studies and field experiences indicate that wellbore strengthening (WBS) is a practical approach to prevent or treat this problem. Plugging the wellbore fractures with lost circulation materials (LCMs) changes the stress distribution on the wellbore wall and fracture tip, leading to decrease the fluid loss possibility. In this paper, it has been attempted to introduce a poroelastic analytical model to investigate the effective factors on wellbore stresses based on fracture mechanics. The sensitivity analysis on different factors shows that geomechanical parameters (insitu stress anisotropy), geometry parameters (LCM plug location, fracture length), and poroelastic properties (formation pore pressure and biot coefficient) have a significant effect on WBS. Based on the modeling results, the closer the LCM bridge location to the fracture mouth, the better strengthening can be achieved, and it can be more effective in the isotropic stress conditions, lowpressure formations and for a shorter fracture, due to less stress concentration on the fracture tip.