SIMULATION OF GAS FLOW, SAND TRANSPORT AND WELLBORE EROSION IN HORIZONTAL WELLS

SIMULATION OF GAS FLOW, SAND TRANSPORT AND WELLBORE EROSION IN HORIZONTAL WELLS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
Asad_Thesis.pdf
Restricted to Repository staff only until 2 September 2020.

Download (2MB)

Arabic Abstract

يعتبر حفر الآبار الأفقية ممارسة شائعة في صناعة النفط والغاز، حيث لعبت دوراً رئيسياً في تحسين انتاج الهيدروكربونات من المكامن. في التكوينات الضعيفة، تواجه هذه الآبار مشكلة إنتاج الرمال إلى جانب المواد الهيدروكربونية والتي قد تؤدي إلى العديد من المشاكل فيما يتعلق باستقرار حفرة البئر، وفقدان وقت الإنتاج، وتآكل المرافق المتواجدة سواءً في البئر أو على السطح. يمكن ربط إنتاج الرمال في الآبار بظاهرتين طبيعيتين؛ أولاً تركيز الإجهاد على طول حفرة البئر يسبب عدم الاستقرار الميكانيكي والفشل الموضعي للصخرة، وثانياً بسبب القوى الميكانيكية المائية التي تسبب تآكلًا داخليًا وسطحيًا، مما يؤدي إلى إطلاق الجزيئات من سطح الصخور وذلك بفعل قوى السحب الناتجة من حركة المواد المنتجة. تتضاعف هذه المشكلة، خاصة في حالات الآبار المكملة بشكل مفتوح، من خلال السرعات العالية للموائع المنتجة وفي الآبار غير المتماثلة بسبب عمليات الحفر. تعتبر نمذجة تدفق الموائع في هذه الآبار موضوعًا بحثيًا قويًا للعديد من الباحثين منذ عدة سنوات، حيث صيغت نماذج مختلفة لمحاكاة تدفق الموائع في الآبار الأفقية، وذلك لحساب انخفاض الضغط داخل حفرة البئر مع التنبؤ بنظام التدفق. هذه الدراسة تركز على تطوير نموذج رياضي لمحاكاة تدفق الموائع في الآبار الأفقية مع التركيز بشكل خاص على عدم استقرار حفرة البئر التي تحدث بسبب الفشل الميكانيكي للجزيئات الصخرية المؤدية إلى تآكل السطح مما ينتج عنه تباين في قطر البئر.

English Abstract

Horizontal wells have been a common practice in oil and gas industry, playing a key role in better recovery of hydrocarbons from the reservoir. In weakly consolidated formations, these wells may encounter sand production along with hydrocarbons which may lead to several problems regarding wellbore stability, production time loss, and erosion of downhole & surface facilities. Sand production in wellbores can be linked to two physical phenomena; stress concentration along the wellbore causing mechanical instability and localized failure of the rock, secondly because of the hydro-mechanical forces causing internal and surface erosion, triggering the release of particles from rock surface, by the action of drag forces of produced matter. This failure mechanism increases manifold, especially in open hole completions, by high flow velocities of produced fluid and asymmetrical borehole geometry caused by drilling operations. Fluid flow modelling of these wells has been a keen research topic of various scholars since several years. Various simulation models for fluid flow in horizontal wells have been formulated in the past, calculating the pressure drop inside wellbore with prediction of the flow regime. This study focuses on development of a mathematical model to simulate fluid flow in horizontal wells with special focus on wellbore instabilities which arise due to the hydro-mechanical failure of the rock particles leading to surface erosion causing variation of borehole diameter.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Petroleum
Petroleum > Well Completion and Stimulation
Divisions: College Of Engineering Sciences > Petroleum Engineering Dept
Committee Advisor: Awotunde Abeeb, Adebowale
Committee Members: Abdulraheem, Abdulazeez and Liao, Qinzhuo
Depositing User: ABDUL ASAD (g201602820)
Date Deposited: 05 Sep 2019 09:30
Last Modified: 01 Nov 2019 21:01
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140992