Tạp chí
 
Năm 2023
 
Số 64, Kỳ 2, [04 - 2023]

Phân tích trạng thái ứng suất xung quanh giếng khoan trong môi trường đá nóng - đàn hồi - bão hòa

DOI:10.46326/JMES.2023.64(2).10

  • Cơ quan:

    1 Đại học kỹ thuật Lê Quý Đôn, Hà Nội, Việt Nam
    2 Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, Việt Nam

  • *Tác giả liên hệ:
    This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
  • Nhận bài: 26-12-2022
  • Sửa xong: 02-03-2023
  • Chấp nhận: 17-03-2023
  • Ngày đăng: 30-04-2023
Trang: 101 - 114
Lượt xem: 1526
Xem onlineXem online
Lượt tải: 14
Tải về PDF
★★★★★Yêu thích: 1.0, Số lượt: 1
  • ★
  • ★
  • ★
  • ★
  • ★
Bạn yêu thích

Tóm tắt:

Trong các ngành công nghiệp khai thác dầu khí hoặc năng lượng địa nhiệt, các giếng khoan có thể được thi công ở độ sâu lớn nơi mà tầng đá có nhiệt độ cao và có thể ở trạng thái bão hòa. Trong trường hợp đó, có thể có sự khác biệt lớn về nhiệt độ giữa khối đá và dung dịch khoan và nó không thể được bỏ qua. Quá trình khoan giếng xung quanh giếng xảy ra các hiện tượng cơ học, thủy lực và nhiệt học một cách đồng thời và tương tác với nhau. Nghiên cứu này trình bày phân tích trạng thái ứng suất xung quanh giếng khoan nằm trong đá nóng-đàn hồi-bão hòa dựa trên mô hình ứng xử kết hợp nhiệt-thủy-cơ học của khối đá theo phương pháp phần tử hữu hạn. Hai kịch bản liên quan đến điều kiện nhiệt ở thành giếng được tính đến là nhiệt độ dung dịch khoan thấp hơn hoặc cao hơn nhiệt độ của khối đá tương ứng với các trường hợp “làm mát” và “làm nóng” giếng. Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của một số tham số về nhiệt học, thủy lực và trường ứng suất nguyên sinh của khối đá đến trạng thái ứng suất xung quanh giếng cũng được làm rõ. Các kết quả thu được chỉ ra rằng, đối với trường hợp “làm mát”, vách giếng có thể bị mất ổn định theo dạng nứt gãy còn ở trường hợp “làm nóng”, vách giếng có thể bị mất ổn định theo kiểu sụp đổ. Các điểm cực đại của ứng suất tiếp tuyến và dọc trục xuất hiện tại những vị trí giống nhau cho cả hai kịch bản trên. Thêm vào đó, hệ số giãn nở nhiệt, ứng suất cắt nguyên sinh trong khối đá ảnh hưởng rất lớn đến trạng thái ứng suất xung quanh giếng trong khi độ thấm của môi trường không ảnh hưởng đến ứng suất trên vách giếng mà chỉ ảnh hưởng đến ứng suất bên trong khối đá.

Trích dẫn
Trần Nam Hưng, Triệu Hùng Trường và Nguyễn Thị Thu Nga, 2023. Phân tích trạng thái ứng suất xung quanh giếng khoan trong môi trường đá nóng - đàn hồi - bão hòa, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa chất, số 64, kỳ 2, tr. 101-114.
Tài liệu tham khảo

Aadnoy, B. S., and Looyeh, R., (2019). Petroleum rock mechanics: drilling operations and well design. Gulf professional publishing.

Aadnoy, B. S., and Ong, S., (2003). Introduction to special issue on borehole stability. Journal of Petroleum Science and Engineering, 3(38), 79-82.

Abousleiman Y., Ekbote S., (2005). Solutions for the inclined borehole in a porothermoelastic transversely isotropic medium. Jour. Appl. Mech., 72, 102-114.

Booker, J. R., and Savvidou, C., (1985). Consolidation around a point heat source. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 9(2), 173-184.

Bradley, W.B., (1979). Failure of inclined boreholes. J. Energy Resour. Technol., Trans. AIME, 102, 232-239.

Do D. P., Tran N.H., Hoxha D., Dang H. L., (2017). Assessment of the influence of hydraulic and mechanical anisotropy on the fracture initiation pressure in permeable rocks using a complex potential approach. Int. Jour. Rock Mech. and Min. Scien. 100, 108-123.

Ghassemi, A., Diek, A., (2002). Porothermoelasticity for swelling shales. J. Pet. Sci.Eng., 34, 123-135.

Granet S., (2014). Modelings THHM. General information and algorithms: https://code-aster.org/V2/doc/default/en/man_r/r7/r7.01.10.pdf .

Kanfar M. F., Chen Z., Rahman S. S., (2015). Effect of material anisotropy on time-dependent wellbore stability. Int. Jour. Rock Mech. and Min. Scien. 78, 36-45.

Kanfar M.F., Chen Z., Rhaman S.S., (2016). Fully coupled 3D anisotropic conductive-convective porothermoelasticity modeling for inclined boreholes. Geothermics, 61, 135-148.

Jaeger, J. C., Cook, N. G. W., and Zimmerman, R. W., (2007). Fundamentals of rock mechanics, 4th edn Blackwell. Maiden, MA.

Roland W. L., Perumal N., Seetharamu K. N., (2004). Fundamentals of the Finite Element Method for Heat and Fluid Flow. John Wiley and Sons, 3.

Sayers, C., and Dewhurst, D., (2008). Introduction to this special section—Shale geophysics. The Leading Edge, 27(6), 736-737.

Tran N.H., Do D. P., Vu M. N., Nguyen T. T. N., Pham D. T., Trieu H. T., (2022). Com-bined effect of anisotropy and uncertainty on the safe mud pressure window of hori-zontal wellbore drilled in anisotropic saturated rock. Int. Jour. Rock Mech. and Min. Scien. 152, 105061, 1-20.

Zhu, Z., Wang, C., Guan, Z., and Lei, W., (2021). Thermal Characteristics of Borehole Stability Drilling in Hot Dry Rock. ACS omega, 6(29), 19026-19037.

Các bài báo khác