تحلیل پایداری چاه با استفاده از منحنی اندرکنش زمین و معیار مور-کولمب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی معدن، دانشکده فنی دانشگاه تهران،

2 دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه تهران

3 دانشکده فنی دانشگاه تهران، دانشکده مهندسی معدن، تهران، ایران

10.22034/anm.2023.20594.1609

چکیده

امروزه با افزایش نیاز بشر به تامین انرژی و مشتقات نفتی، استخراج این ماده روز به روز در حال افزایش است. با این وجود مخازنی که از نظر عملیات حفاری و پایداری چاه پیچیدگی و مشکلات اندکی داشتند، درحال اتمام هستند. مهندسان برای پاسخ به این نیاز باید به استخراج منابعی که دارای پیچیدگی و مشکلات بیشتری در حفاری و پایداری نسبت به قبل هستند بپردازند. لذا مبحث پایداری چاه، وزن بهینه و پنجره ایمن سیال حفاری بیش از پیش مورد اهمیت قرار می‌گیرد. در این پژوهش با تعمیم و اصلاح منحنی اندرکنش زمین که یکی از مهم‌ترین روش‌ها در تحلیل پایداری فضاهای زیرزمینی است، به تحلیل پایداری چاه و انتخاب پنجره گل سیال حفاری با استفاده از روش تحلیلی و عددی پرداخته‌ می‌شود. در ابتدا منحنی اندرکنش زمین برای پنج تونل دایر‌ه‌ای شکل در میدان تنش‌های هیدرواستاتیک و ناهمسانگرد رسم شده و تاثیر پارامترهایی همچون فشار منفذی، نسبت‌های مختلف تنش‌های افقی به قائم و شعاع حفره روی منحنی اندرکنش زمین برسی می‌شود. مشخص شد تغییرات این پارامترها با میزان همگرایی دیواره حفره رابطه مستقیم داشته و با افزایش آن‌ها میزان همگرایی دیواره حفره افزایش می‌یابد. سپس با استفاده از روابط تحلیلی مور-کلمب و روش منحنی اندرکنش زمین در مدلسازی عددی تفاضل محدود، حدود پنجره ایمن سیال حفاری محاسبه گردید. طبق نتایج بدست آمده در روش عددی با استفاده از منحنی اندرکنش زمین حد پایین و بالای فشار سیال حفاری به ترتیب کمتر و بیشتر از حد پایین و بالای فشار سیال حفاری با استفاده از روش تحلیلی مور-کلمب بوده و روش عددی مبتنی بر منحنی اندرکنش زمین پنجره ایمن بزرگتری نسبت به روش تحلیلی مور-کلمب ارائه می‌دهد. پنجره ایمن گل حفاری بزرگتر، امکان عملکرد بهتری برای گروه حفار فراهم می‌آورد تا با هزینه کمتر و حتی تعداد لوله جداری کمتر چاه حفاری شده و هزینه نهایی حفاری کاهش یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Wellbore Stability Analysis Using Ground Reaction Curve and Mohr-Coulomb Failure Criterion

نویسندگان [English]

  • Amir Mohammad Ahmari 1
  • Abolfazl Abdollahipour 2
  • Alireza Kargar 3
1 School Of Mining Engineering, College Of Engineering, University Of Tehran
2 School of Mining Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Therna, Iran
3 School Of Mining Engineering, College Of Engineering, University Of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

Nowadays, with the increasing human need for energy and oil derivatives, the extraction of this material is increasing day by day. However, the reservoirs, which had few complications and problems in terms of drilling operations and well stability, are running out. In order to answer this need, engineers must extract resources that have more complexity and difficulties in drilling and stability than before. Therefore, the topic of well stability, optimal weight and safe mud window is more important than before. In this research, the well stability analysis and the selection of the optimal weight of the drilling fluid are discussed using analytical and numerical solution methods, by generalizing and modifying the ground reaction curve, which is one of the most important stability analysis methods of underground spaces. First, the ground reaction curve for five circular holes is calculated in the field of hydrostatic and anisotropic stresses, and the effect of parameters such as pore pressure, different ratios of horizontal to vertical stresses, and hole radius on the ground reaction curve is investigated. It was found that the changes of these indices have a direct relationship with the amount of convergence of the hole wall, and with their increase, the amount of convergence of the hole wall increases. Then, using the Mohr-Coulomb analytical relations and the ground reaction curve method in finite difference numerical modeling, the limits of the safe mud window were calculated. According to the numerical method results using the ground reaction curve, the lower and upper limits of the drilling fluid pressure are lower and higher than the lower and upper limits of the drilling fluid pressure using the Mohr-Coulomb analytical method and the numerical method respectively. the numerical method provides a larger safe window than the Mohr-Coulomb analytical method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • well instability
  • ground reaction curve
  • mud window
  • Failure Criterion

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 10 دی 1402
  • تاریخ دریافت: 14 شهریور 1402
  • تاریخ بازنگری: 10 دی 1402
  • تاریخ پذیرش: 10 دی 1402