بهینه‌‌سازی زاویه‌‌بندی در الگوی مشبک‌‌ کاری مارپیچی منفرد در مخازن هیدروکربنی

جداره‌‌گذاری و مشبک‌‌ کاری آن، به‌‌دلیل ایمنی اجرا و مقرون‌‌ به ‌‌صرفه بودن یکی از بهترین روش‌‌های تکمیل چاه در مخازن محتمل به ماسه‌‌زایی به‌‌شمار می‌‌آید. در طراحی آرایش مشبک‌‌کاری تعداد شلیک در هر فوت به‌‌طور معمول با حجم تولید هیدروکربن مورد نیاز تعیین می‌‌شود. در‌‌ نتیجه بهینه‌‌سازی زاویه‌‌بندی (phasing) برای پیش‌گیری‌‌ از هم‌‌پوشانی نواحی آسیب‌‌دیده اطراف حفره‌‌های مجاور و کاهش برهم‌‌کنش آن‌‌ها یکی از اصلی‌‌ترین پارامترهای طراحی است. با توجه به عدم محدودیت و سادگی ایجاد الگوی مشبک‌‌کاری مارپیچی یکنواخت منفرد (single helical pattern) نسبت‌‌به الگوهای دیگر، در این مطالعه با تمرکز بر کمترین فاصله بین حفره‌‌های مجاور (perforation-to-perforation spacing) حاصل از زاویه‌‌بندی‌‌های مختلف در این الگو و کدنویسی روابط در محیط پایتون به‌روش جستجوی فراگیر (brute-force search approach)، به بررسی بهترین زاویه‌‌بندی‌‌ها برای تعداد 6، 9 و 12 شلیک در هر فوت در سه قطر چاه مرسوم پرداخته شده است. در نظر گرفتن بیش از سه دور حفره مشبک‌‌کاری (wrap) متوالی در تعیین زاویه‌‌بندی بهینه و همچنین تاثیر توامان پایداری حفره‌‌های مشبک‌‌کاری و توزیع یکنواخت جریان در اطراف چاه در کاهش احتمال ماسه‌‌زایی، از نوآوری‌‌های این مطالعه به‌‌حساب می‌‌آیند. توزیع یکنواخت حفره‌‌های مشبک‌‌کاری با تعریف پارامتری به نام امتیاز تشابه متساوی‌‌الاضلاع (equilateral likeness score) صورت گرفته است به‌‌طوری‌که کمترین مقدار آن بیان‌‌گر یکنواخت‌‌ترین حالت توزیع حفره‌‌های مجاور است. زاویه‌‌بندی‌‌های بهینه با الهام از دو دیدگاه مختلف؛ بیشترین اندازه مقدار فاصله‌‌بندی (spacing) بین حفره‌‌ها و بیشترین اندازه مقدار زاویه‌‌بندی ممکن تعیین شده‌‌اند. مقایسه نتایج حاصل از تئوری ارائه‌‌شده و تئوری‌‌های پیشین نشان از امکان تفاوت زیاد اندازه مقدار زاویه‌‌بندی‌‌های تعیین‌‌شده در برخی از تراکم‌‌های شلیک دارد. اندازه زاویه‌‌بندی‌‌های بهینه برای تراکم‌‌های شلیک پیش‌‌گفته، در چاه با قطر in 4 1/8‌‌، به‌‌ترتیب، 127، 130 و 97o، در چاه با قطر in 6 1/8‌‌، به‌‌ترتیب، 130، 97 و 143o و در چاه با قطر in 8 1/2، به‌‌ترتیب، 97، 143 و 77o برآورد شده‌‌اند.

phasing optimization in the single helical perforation pattern in hydrocarbon reservoirs

the cased, cemented, and perforated (ccp) completion method is considered one of the superior well completion methods in sand-prone reservoirs due to its execution safety and cost-effectiveness compared to alternative techniques. in the design of perforation configurations, the number of shots aligns with the requisite hydrocarbon production volume. consequently, the optimization of the phase angle (phasing) emerges as a critical design parameter, typically deployed to forestall overlap within the impacted zones surrounding neighboring perforations and curtail their interaction. in light of the absence of constraints and the ease of establishing a single helical perforation pattern compared to alternatives, this study is dedicated to exploring the optimal phase angles within this pattern using a pythonic brute-force search approach. moreover, emphasis is placed on achieving the minimum spacing between adjacent perforations, and the analysis is geared towards identifying the most optimal phase angles for 6, 9, and 12 shots per foot across three common wellbore diameters. innovations of this study include the consideration of more than three consecutive wraps of perforations in determining the optimal phasing, as well as the simultaneous impact of perforation stability and uniform flow distribution around the wellbore in reducing the likelihood of sand production. the uniform distribution of perforations has been achieved by introducing a parameter known as the equilateral likeness score (els), where its minimum value signifies the most uniform arrangement of adjacent perforations. the optimal phasing angles are determined by drawing inspiration from two distinct perspectives: maximizing the spacing between adjacent perforations and achieving the highest possible phasing values. a comparative analysis of the outcomes derived from the presented theory and existing ones underscores the potential for significant variations in the determined phasing values for certain shot densities. ultimately, the optimal phase angles for the aforementioned shot densities are projected as 127, 130, and 97 degrees for a 41/8-inch wellbore, 130, 97, and 143 degrees for a 61/8-inch wellbore, and 97, 143, and 77 degrees for an 81/2-inch wellbore.