مدل‌سازی عددی تاثیر پارامترهای ژئومکانیکی سازندهای نمکی بر گسیختگی لوله‌ جداری چاه‌های نفتی

امروزه استفاده از روش‌های عددی در برآوردهای مهندسی با وجود تمام محدودیت‌ها و پیچیدگی‌های این روش به دلیل ارائه پاسخ‌های کلی و سریع از شرایط مسئله مورد توجه قرار گرفته است. همچنین نیاز به پیش‌بینی رفتار بلند مدت یک سازه با در نظر گرفتن شرایط مختلف حاکم بر مسئله، استفاده از روش‌های عددی را ضرورت بخشیده است. رفتار خزشی نمک به عنوان یک رفتار وابسته به زمان همواره باعث بروز مشکلاتی همچون برش و مچالگی لوله‌های جداری چاه‌های نفتی شده است. با توجه به نقش سازندهای نمکی میادین نفتی در ایجاد تله‌های نفتی، بررسی رفتار بلند مدت این سازندها و میزان تاثیر جریان یافتگی ناشی از رفتار خزشی آن بر پایداری چاه از اهمیت بالایی برخوردار است. علاوه بر زمان، عوامل ژئومکانیکی متعدد در رفتار خزشی سازندهای نمکی تاثیرگذارند. در این پژوهش، با استفاده از نرم افزار تفاضل محدود flac3d مدل‌سازی عددی تاثیر پارامترهای ضخامت لایه نمک، شرایط توزیع تنش برجا و خصوصیات مقاومتی سنگ نمک پیرامون یک چاه نفتی واقع در میدان نفتی کوپال بر روی مچالگی و برش لوله جداری انجام شده است بر اساس نتایج آزمون آزمایشگاهی خزش تک محوری انجام شده بر روی یک نمونه نمک برداشت شده از این میدان مدل رفتاری خزش برگر برای مدل‌سازی سازند نمکی استفاده شده است. بر اساس نتایج، در میان پارامترهای ژئومکانیکی مطالعه شده، شرایط توزیع تنش برجا سهم عمده‌ای در شدت رفتار خزشی سازند نمکی داشته است. تاثیر ضخامت لایه نمک در میزان آسیب وارد بر لوله ناچیز است. همچنین مطالعه رفتار نمک با مدول الاستیک مختلف این پارامتر را به عنوان عاملی مهم در بروز گسیختگی لوله‌های جداری معرفی کرده است. همچنین بخش‌هایی از لوله جداری که در مجاورت فصل مشترک لایه نمکی با لایه‌های دیگر قرار دارد به عنوان یک محدوده مستعد بروز آسیب تعیین شده است.

Impact of Salt Formation’s Geomechanical properties on the casing collapse event in oil wells using Numerical modeling

It is neccecery to use numerical methods in prediction the longterm behavior of structures with considering different conditions, because of presentation general and quick response of problems. Creep behavior of salt, as a timedependent behavior, has always caused problems such as shear failure and convergence of oil wells casings. Thus, it is important to study of longterm behavior of these formations and the effect of creep behavior on well stability. In addition to time, salt layer thickness, stress distribution conditions and mechanical characteristic of salt rock are geomechanical factors which affecting on creep behavior of salt formations. Thus, in this paper, 3D numerical simulation using FLAC3D software is being performed to evaluate the effect of salt formation’s geomechanical properties (e.g. salt layer thickness, stress distribution and mechanical parameters of salt rock) on casing collapse of oil wells by considering data from one oil well in Kupal oilfield. For this purpose, at the first, Uniaxial creep test have been simulated similar to real conditions. Then by comparing between experimental and numerical results, constitutive model has been validated. Burgers creep model has been chosen as constitutive model for salt formation based on this validation. To be very close to real condition and also avoiding from simplifications as much as possible, Drilling rate, Drilling mud pressure, cement injection and casing installation have been considered in modeling. Then, three dimensional model has been solved for several period of time. Based on the results, stress distribution conditions have a major role in the creep behavior of salt formation among geomechanical properties. The effect of salt layer thickness on the amount of damage imposed to the casing is negligible. Also, studying the behavior of salt with different elastic modulus has shown that this parameter is an important factor to cause casing collapse of oil wells.