Анализ прихвата трубы при бурении скважин в южно‐иракских коллекторах известняка и песчаника

Abstract

Актуальность. Прихват бурильных труб увеличивает непроизводительное время буровой установки, повышает риски контроля специального оборудования при проходке сложных по структуре коллекторов. Для точного описания таких негативных сценариев требуется универсальная методика, включающая комплексную геомеханическую и гидродинамическую модель с детальным прогнозом взаимосвязанных физических процессов в от‐ крытой термодинамической системе «коллектор-скважина-буровой раствор». Проблемы построения «гибкой» модели, разработки корректной методики исследования прихватов нетривиальны и представляют интерес для инженерных приложений в нефтегазовой отрасли. Цель. По реальным данным на месторождениях в Южном Ираке предлагается: исследовать прихваты труб при бурении скважин с наклонной образующей ствола; оценить риски, выявить особенности и закономерности прихватов; разработать модель и методику их предупреждения.Объект: прихваты и их эффекты. Методы: геомеханический и гидродинамический, численный и аналитический. Результаты. Пред‐ ставлен детальный обзор и критический анализ сценариев прихвата бурильных труб на месторождениях в Южном Ираке. Проанализированы факторы, влияющие на прихват и эффективность работы буровой установки в процессе бурения наклонных и горизонтальных участков скважин. Установлены критерии, определяющие эффективность бурения с учетом изменений режимов работы оборудования. Обсуждаются особенности управления параметрами бурения, ответственными за предупреждение прихвата на ранней стадии, седиментации шлама в донной части наклонных участков и засорения скважины. Выводы проиллюстрированы результатами анализа фактических сценариев прихватов, данными численного моделирования динамики частиц в затрубном пространстве горизонтальных эксцентричных скважин, полученными в расчетах сложного сдвигового течения неньютоновской дисперсной смеси с использованием идей эйлерово‐эйлерова и эйлерово‐лагранжева подходов.

Relevance. Sticking of drill pipes increases the drilling rig unproductive time and risks of monitoring special equipment when drilling complex reservoirs. To accurately describe such negative scenarios, a universal methodology is required. It includes a comprehensive geomechanical and hydrodynamic model with a detailed forecast of interconnected physical processes in an open thermodynamic system "reservoir-well-drilling mud". The problems of "variable" model evaluation, developing a correct method for studying pipe sticking points are not trivial and are of interest for engineering applications at the oil and gas industry. Aim. Based on actual data from fields in the Southern Iraq, it is proposed to: investigate pipe sticking when drilling wells with an inclined wellbore: assess risks, identify features and patterns of pipe sticking; develop a model and a methodology for their prevention. Object. Pipe sticking and its effects. Method. Geomechanical and hydrodynamic, numerical and analytical. Results. The paper introduces the detailed overview and critical analysis of scenarios of pipe sticking in the Southern Iraq fields. The authors have analyzed the factors affecting pipe sticking and efficiency of the drilling rig in drilling inclined horizontal sections of wells. They established the criteria determining the effectiveness of drilling taking into account changes in drilling modes. The paper discusses the specifics of managing the drilling parameters responsible for preventing pipe sticking at an early stage, sedimentation of cuttings in the bottom of inclined sections and plugging of the well. The conclusions are illustrated by the results of analysis of actual pipe sticking scenarios, numerical modeling of particle dynamics in the annulus of horizontal eccentric wells obtained at the investigation of the complex shear flow of the non‐Newtonian dispersed mixture using the ideas of the Euler-Euler and Euler-Lanrange approaches