تحلیل پایداری چاه قائم با استفاده از مفهوم ناحیه پلاستیک و معیارهای گسیختگی مختلف در یکی از میادین نفتی جنوب غرب ایران

عملیات حفاری به دلیل حذف حجمی از سنگ‎های متحمل تنش و تحمل آن توسط مابقی سنگ‏های محیط، باعث توزیع مجدد و تمرکز تنش در دیواره چاه می‎شود. درصورتی‌که میدان تنش القایی ایجاد شده در دیواره چاه از مقاومت برشی سنگ‏های پیرامون آن تجاوز کند، به ترتیب وقوع گسیختگی‎های برشی و به دنبال آن تشکیل یک ناحیه پلاستیک را در اطراف دیواره چاه به دنبال خواهد داشت. از این رو درک صحیحی از وضعیت ناحیه پلاستیک پیرامون دیواره چاه می‎تواند منجر به شناخت دقیق از رفتار محیط پیرامون چاه گردد، تا بتوان بر اساس آن تدابیر لازم نظیر پیشنهاد پنجره ایمن گل و راستای بهینه حفاری را به منظور مقابله با مشکلات ناشی از ناپایداری چاه در دستور کار قرار داد. علاوه براین می‎بایست اذعان نمود که بررسی پایداری چاه بر پایه تعیین فشار بحرانی تنها نشان دهنده پتانسیل وقوع شکست در اطراف دیواره چاه است. از این رو پیش‌بینی‌های انجام شده از تطابق خوبی با واقعیت برخوردار نخواهد بود. در این تحقیق نیز با استفاده از یک تحلیل الاستوپلاستیک و تلفیق آن با سه معیار گسیختگی موهرکولمب، موگیکولمب و لید اصلاح شده، میزان گسترش ناحیه پلاستیک در پیرامون دیواره چاه قائمی با فشار گل معین در یکی از میادین نفتی جنوب غرب ایران ارزیابی شد؛ و به دنبال آن وضعیت پایداری چاه مذکور مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت پس از تحلیل‎های انجام شده، مطابق معیارهای گسیختگی موگیکولمب و لید اصلاح شده عدم وجود ناحیه پلاستیک در اطراف دیواره چاه پیش­بینی شد که با داده‎های حاصل از لاگ fmi مطابقت خوبی داشت. از طرفی عدم تطابق نتایج حاصل از معیار موهر کولمب با  دو معیار دیگر نیز می‎تواند ناشی از نادیده گرفتن اثر تنش اصلی حد واسط در آن باشد.

Stability analysis of a vertical wellbore in one of Iran’s South-West oilfields using the plastic zone concept

During drilling operation, a volume of formation rocks which have been effected by far field stress is removed. Thus induced stress field redistributes around the borehole wall. While this induced stress field exceeds the resistance of the rocks around borehole wall, borehole breakout will take place. As a result a plastic zone around borehole wall can be observed. Hence, accurate understanding of state of plastic zone around the borehole wall can lead to figure out the behavior of the borehole circumferential environment. The analysis plastic zone around the borehole wall is valuable to determine safe mud window and optimize well trajectory to mitigate well instability problems. On the other hand, analysis the wellbore stability based on the critical pressure may be unreasonable, because the critical pressure can only reflect the degree of difficulty for the initiation of damage at the wellbore rather than the extent of the wellbore damage. Therefore, the results of wellbore stability analysis based on the analysis of plastic zone around the borehole wall are more realistic. In this study, using an elastoplastic analysis incorporating three commonly used failure criteria as MohrCoulomb, MogiCoulomb and modified Lade, the extent of plastic zone around a vertical oil well and the condition of stability with specific mud weight in southwest of Iran was investigated. Results showed that according to the MogiCoulomb and modified Lade failure criteria which have been confirmed by FMI data the probability of occurrence of plastic zone around the borehole wall was negligible and borehole was in the stable condition. On the other hand, the discrepancy between the results of MohrCoulomb criterion and the set of modified Lade and MogiCoulomb criteria can be due to the negligence of the effect of averaged main stress.