بررسی تاثیر فرسایش لوله جداری و ضریب الاستیسیته سیمان در پدیده مچالگی یکی از میادین جنوب غربی ایران

مچالگی یا دوپهلو شدن لوله جداری در هنگام تولید از میادین پرفشار، به امری رایج در صنعت نفت ایران و جهان تبدیل گشته به‌گونه‌ای که طبق مطالعات و گزارش‌های شرکت مناطق نفت‌خیز جنوب از تعداد 56 حلقه چاه حفر شده در یکی از میادین پرفشار جنوب غربی ایران، 21 مورد این پدیده اتفاق افتاده که در 18 مورد از آن‌ها (32 درصد کلی) چاه از دست رفته است. طبق مطالعات انجام‌شده، عوامل مختلفی بر مچالگی لوله جداری نقش دارند که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به اعمال تنش‌های نقطه‌ای به چاه و لوله‌های جداری براثر عوامل تکتونیکی و ژئومکانیکی، خوردگی، وجود فضای خالی پشت لوله‌های جداری، جنس و کیفیت لوله جداری، جنس و نوع سیمان مورد استفاده، فشار منفذی، کیفیت سیمان شدگی و ... اشاره کرد.  در این مقاله، قصد بررسی میزان تاثیر فرسایش لوله جداری و نیز ضریب الاستیسیته سیمان اطراف آن بر توزیع تنش‌های اطراف چاه، با شبیه‌سازی سیستم سازند – سیمان – جداری با نرم‌افزار شبیه‌ساز آباکوس تحت اعمال تنش­ها و شرایط منطقه‌ای میدان مدنظر را داریم. پس ‌ از آن میزان تاثیر این عوامل را بر جابه‌جایی سیمان اطراف چاه و تنش اعمال شده به لوله جداری را بررسی خواهیم کرد. شبیه‌سازی‌های این پژوهش نشان می‌دهد میزان تاثیر فرسایش نقطه‌ای لوله جداری تاثیر بسزایی در توزیع استرس‌های نواحی اطراف چاه و جابه‌جایی‌های سیمان اطراف لوله جداری دارد در حالی که ضریب الاستیسیته سیمان نسبت به فرسایش لوله تاثیر کمتری بر نتایج داشت که در دو حالت ضریب الاستیسیته سیمان زیرِ ضریب الاستیسیته سازند و بالای آن قابل بررسی است.

An investigation of the effects of casing erosion and cement elastic modulus on the casing collapse phenomenon: a case study on an oil field in southwest Iran

Casing collapse phenome during the production of boreholes drilled in highpressurized reservoirs are a common challenge that the petroleum industry is facing universally. Such a problem has been observed 21 times in the boreholes drilled at one of the highpressurized fields in Southwest Iran whose 56productionwell consequently reduced to 38 (by losing 18 producers due to the casing failure). Based on the studies conducted on the collapse phenomenon different factors contribute to the occurrence of such a problem. The important factors have been reviewed, analysed, and reported in the literature are: The stresses applied due to pointload on the wellbore and the casing by geomechanical and tectonic effects Casing erosion  The presence of void spaces between the casing and the wellbore wall Casing type and quality  Cement type and quality Pore pressure (related to Geomechanical effect?) The quality of cementing bondageIn the present study, taking advantage of ABAQUS, the efforts have been put to analyse and study the effects of the casing erosion and cement elastic modulus on the stress distribution around the borehole by simulating formationcementcasing system considering insitu stress. The cement displacement and the consequent stress tensor applied on the casing have been investigated. The numerical studies have been conducted in two cases considering the cement elastic modulus higher and lower than the formation elastic modulus. The results showed that the pointerosion of the casing has a stronger effect than that of the cement elastic modulus on the stress distribution around the borehole and the displacement of the surrounding cement.