Document
Wellbore stability charts for carbonate formations during drilling operations.
Other titles
مخططات الإستقرار للآبآر اثناء عمليات حفر الصخور الجيرية
Publisher
Sultan Qaboos University.
Gregorian
2021
Language
English
Subject
English abstract
Wellbore instability issues represented by well collapsing resulted in a
tremendous loss of time and money in the oil industry. This leads to the need
of more critical well drilling plans to prevent such rock failure. The carbonate
rocks are known to be more competent and experience less instability issues
than shale or sandstone. However, the majority of the global hydrocarbons
reservoirs are carbonate. Consequently, a significant number of wells are
drilled every year in carbonate formations. This has raised the amount of
wellbore instability issues encountered while drilling carbonate formations
worldwide.
Rock failure will take place when the rock mass in the field experiences a huge
stress beyond its strength. Building models that can predict the circumstances
under which a rock might fail, would massively help in preventing severe
issues such as borehole collapsing and solids production. Hence, the most
appropriate mud density and borehole trajectory should be known in advance
before drilling through proper geomechanical modeling. In this thesis, a linear
elastic model for the stresses in the field is used together with the Mogi Coulomb failure criterion as a geomechanical stability model. This three dimensional stability model reflects and represents the impact of all existing
principal stresses in the fields. The stability model is used to generate a several
charts to be available and accessible for all drilling engineers and operators in
Oman.
For carbonate rocks, the stability charts provide the minimum allowable mud
density to prevent borehole collapse for all borehole trajectories. The
developed charts are specified for some ranges of rock geomechanical
parameters due to the focus on the carbonate formations of Oman and the most
encountered options. The developed stability charts are categorized according
to the input parameters. The effect of each geomechanical property is studied
to understand the relationships among them.
Real field case studies are conducted utilizing the developed charts for
carbonate formations in Oman and outside the country. The applied mud
density and the associated drilling trajectory in the studied fields was consistent
with the predicted results from the developed charts. These results encourage
the usage of the stability charts to simplify the analysis and reduce the borehole
instability issues represented by borehole collapse in carbonate formations.
Member of
Resource URL
Arabic abstract
إن مشاكل استقرار البئر مثل تصدع الصخور يتسبب في انهيار البئر، ويكلف خسائر
فادحة في الوقت والأموال. المعروف عن الصخور الجيرية انها صخور مستقرة وال
يحصل بها تصدعات مثل الصخور الطينية والرملية. ولكن بما ان معظم مكامن النفط
في جيع أنحاء العالم موجودة في الصخور الجيرية، لذالك عدد الابآر المحفورة في هذا
النوع من الصخور كبير جدا. لذا مشاكل استقرار الابآر المصاحبة للحفر في الصخور
الجيرية ال يمكن تجاهلها.
الصخور عادة تنكسر وتتصدع اذا تعرضت لضغط لا يمكنها مقاومته. لذا بناء نماذج
تمكن من التنبؤ بالظروف التي من المحتمل ان تتصدع عندها الصخور سيساعد بشكل
كبير على تجنب المشاكل الكبيرة مثل عدم استقرار البئر وانتاج قطع الصخور المتصدعة.
لذلك يجب معرفة كثافة الطين والاحداثيات المناسبة للحفر قبل الشروع في الحفر ألهمية
الامر. في هذه الاطروحة استند نموذج الثباتية المستخدم الذي تم تمثيله بواسطة مخططات
الاستقرار على معيار فشل )موجي-كولومب( ونظرية المرونة الخطية. ويعتبر نموذج
الثباتية المستخدم نموذج تحليلي ثلاثي الأبعاد يأخذ في الاعتبار تأثير الضغط الرئيسي في
جميع الجهات. هذا النموذج للثابتية تم استخدامه لعمل مخططات استقرار جاهزة من أجل
التطبيق المباشر من قبل الشركات المنتجة لنفط والمهندسين العاملين في مجالات الحفر
المختلفة.
في هذه الاطروحة تم عمل مخططات الاستقرار التي توفر الحد الادنى من كثافة الطين
المسموح به لمنع انهيار الابار التي تحوي الصخور الزيتية وذلك ألي ميل واتجاه لتلك
للآبار. وقد تم تحديد المخططات لتمثل مجالات محددة للعوامل المستخدمة حيث تم
التركيز بشكل اساسي على الصخور الزيتية في سلطنة عمان. وقد تم تصنيف المخططات
المستخدمة على أساس عوامل الصخر الزيتي وتم دراسة تأثير كل عامل للحصول على
بعض العالقات فيما بينها. إضافة الى ذلك فقد تم تطبيق المخططات المبتكرة لبيانات
ميدانية لحقول نفطية مختلفة في سلطنة عمان وخارجها. كما تم مقارنة النتائج المقدرة من
الرسوم البيانية مع القيم الدقيقة من مخططات الاستقرار حيث لوحظ تطابقها الكبير مع
الحقول النفطية المدروسة.
فادحة في الوقت والأموال. المعروف عن الصخور الجيرية انها صخور مستقرة وال
يحصل بها تصدعات مثل الصخور الطينية والرملية. ولكن بما ان معظم مكامن النفط
في جيع أنحاء العالم موجودة في الصخور الجيرية، لذالك عدد الابآر المحفورة في هذا
النوع من الصخور كبير جدا. لذا مشاكل استقرار الابآر المصاحبة للحفر في الصخور
الجيرية ال يمكن تجاهلها.
الصخور عادة تنكسر وتتصدع اذا تعرضت لضغط لا يمكنها مقاومته. لذا بناء نماذج
تمكن من التنبؤ بالظروف التي من المحتمل ان تتصدع عندها الصخور سيساعد بشكل
كبير على تجنب المشاكل الكبيرة مثل عدم استقرار البئر وانتاج قطع الصخور المتصدعة.
لذلك يجب معرفة كثافة الطين والاحداثيات المناسبة للحفر قبل الشروع في الحفر ألهمية
الامر. في هذه الاطروحة استند نموذج الثباتية المستخدم الذي تم تمثيله بواسطة مخططات
الاستقرار على معيار فشل )موجي-كولومب( ونظرية المرونة الخطية. ويعتبر نموذج
الثباتية المستخدم نموذج تحليلي ثلاثي الأبعاد يأخذ في الاعتبار تأثير الضغط الرئيسي في
جميع الجهات. هذا النموذج للثابتية تم استخدامه لعمل مخططات استقرار جاهزة من أجل
التطبيق المباشر من قبل الشركات المنتجة لنفط والمهندسين العاملين في مجالات الحفر
المختلفة.
في هذه الاطروحة تم عمل مخططات الاستقرار التي توفر الحد الادنى من كثافة الطين
المسموح به لمنع انهيار الابار التي تحوي الصخور الزيتية وذلك ألي ميل واتجاه لتلك
للآبار. وقد تم تحديد المخططات لتمثل مجالات محددة للعوامل المستخدمة حيث تم
التركيز بشكل اساسي على الصخور الزيتية في سلطنة عمان. وقد تم تصنيف المخططات
المستخدمة على أساس عوامل الصخر الزيتي وتم دراسة تأثير كل عامل للحصول على
بعض العالقات فيما بينها. إضافة الى ذلك فقد تم تطبيق المخططات المبتكرة لبيانات
ميدانية لحقول نفطية مختلفة في سلطنة عمان وخارجها. كما تم مقارنة النتائج المقدرة من
الرسوم البيانية مع القيم الدقيقة من مخططات الاستقرار حيث لوحظ تطابقها الكبير مع
الحقول النفطية المدروسة.
Category
Theses and Dissertations