WELLBORE INSTABILITY ANALYSIS FROM A HIGHLY FRACTURED CARBONATE GAS RESERVOIRS

WELLBORE INSTABILITY ANALYSIS FROM A HIGHLY FRACTURED CARBONATE GAS RESERVOIRS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF (Final Version of Thesis)
WELLBORE_INSTABILITY_ANALYSIS_FROM_A_HIGHLY_FRACTURED_CARBONATE_GAS_RESERVOIRS.pdf - Published Version
Restricted to Repository staff only until 19 April 2020.

Download (3MB)

Arabic Abstract

أحد أهم التحديات الرئيسية التي تواجه عمليات الحفر لإنتاج النفط والغاز هي تخفيف أثر عدم استقرار المكامن خلال عمليات حفر الابار. ينتج عدم الاستقرار خلال عمليات الحفر من عدم تساوي ضغط سوائل الحفر وضغط المكامن. عدم الاستقرار قد يسبب مشاكل عدة من فقدان سوائل الحفر الى ان تصل إلى وجود أنابيب عالقة قد تعرض سلامة البئر للخطر وربما تؤدي إلى فقدان تام للآبار. هذه الحالات أكثر تعقيدا في بيئات المكامن ذات التصدع العالي حيث تكون يكون تحديد مواقع التصدع امر مهم. تحليل مثل هذه المشاكل أمر بالغ الأهمية بالنسبة للشركات وخاصة في تطوير الحقول البحرية حيث ان خسارة يوم واحد لمعالجة هذه المشاكل قد يؤدي إلى خسارة ملايين الدولارات. وهناك عدة طرق لتحديد العامل الرئيس خلف هذه المشاكل من عينات المكامن ونتائج الاختبارات التي تتم على الابار. ولقد ظهر مجال ميكانيكا الصخور لربط تلك الظواهر إلى خواص مكامن الصخور ودرجات الإجهاد الخاص بها. دمج هذه التقنيات مع تحليل مكثف للمعلومات التي تم جمعها خلال حفر الابار والتي أيضا يمكن جمعها من عينات الصخور والاختبار الأساسية يساهم في فهم الأسباب الكامنة وراء هذه المشاكل وتوفير الحلول لها. محور هذه الرسالة هو مكمن ذو صخور كربونية. وتم تطوير هذا الحقل من خلال الحفر الرأسي، والحفر المائل. خلال عمليات التطوير، تسبب فقدان سوائل الحفر الشديدة الى خسائر تقدر بملايين الدولارات الأمريكية بتكلفة تصل الى 200،000 $ في اليوم. صعوبات الحفر الأخرى تشمل، أنابيب الحفر العالقة والصعوبات مع تسجيل لتفسير اختبارات الابار. الهدف من هذه الدراسة هو التحقيق في عدم الاستقرار أثناء عمليات الحفر من خلال تحليل خواص الصخور الميكانيكية والإجهاد الأرض تحت ظروف المكمن. سيتم تسليط الضوء التركيز على دور الكسور الطبيعية والمدرجة في نماذج المدخلات من خلال المعطيات المتوفرة. أثناء الدراسة، سيتم تحليل بيانات معلومات الآبار الموجودة في الحقل ونتائج المسح الجيولوجي لوضع تصور عن كيفية التنبؤ بالمواقع التي ممكن ان تحدث مثل هذه المشاكل فيها في المستقبل. وبناء على هذه النتائج سيتم اتخاذ توصيات للآبار الحفر المستقبلية لتفادي مثل هذه المشاكل المصاحبة لعمليات الحفر.

English Abstract

Wellbore instability problems are one of the major challenges facing the oil and gas drilling operations impacting drilling efficiency, hindering its progress and potentially leading to damaging the wellbore. Those problems are consequence of violating the balance between the wellbore fluid pressure “mud weight” and the formation pressure “earth stress”. Not having such balance can result in undesired problems that varies from loss circulations to stuck pipes or tools that may jeopardize well integrity and result in a total loss of wells and assets. These problematic situations are even worse in fractured reservoir environments where highly fracture zones are mechanically weekend and the probability of wellbore instability increases while drilling through such zones. Considering the high cost of drilling operations, analyzing such problems are critical for companies especially developing fields in harsh drilling environments such as offshore, deep water or remote locations. A one day lost time might result in loss of millions USD of drilling cost in addition to supplying materials and equipment needed to control the wellbore instability. The problem addressed in this thesis work is based on actual drilling challenges experienced in developing a naturally fractured carbonate reservoir. The development plan was to drill vertical and slightly deviated wells. During early phase of the field development, sever loss circulation were encountered that resulted in lost drilling times estimated in millions of US dollars with rig cost up $ 200,000 Per Day. Other drilling failures include, stuck drill pipe and difficulties associated with logging and logs interpretation. The study’s objective is to investigate the wellbore instability events during drilling operations and explain them as a function of rock properties and in-situ earth stress. The role of natural fractures will be highlighted using available data. There are various subsurface and surface data which were collected and integrated to determine the main reasons behind the loss circulation problems. These available data included drilling parameters, logging, core, image logs and well testing data. Detailed rock mechanics lab tests were carried on available core plugs during the thesis work to improve simulation models used in this study. Integration of these data streams through the construction of Mechanical Earth Models is to develop a better understanding of reasons behind loss circulation. In addition, existing static, dynamic and drilling data will be analyzed in order to potentially find ways to predict the loss circulation events and recommend modification for future drilling programs as well as future development of the field.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Engineering
Research
Petroleum
Divisions: College Of Engineering Sciences > Petroleum Engineering Dept
Committee Advisor: Abdulraheem, Abdulazeez
Committee Members: Mahmoud, Mohammed and ElKatatny, SalahEdin
Depositing User: ABDULRAHMA ALNUTAIFI (g200679280)
Date Deposited: 02 May 2019 08:44
Last Modified: 01 Nov 2019 20:44
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140928