GEOMECHANICAL ANALYSIS OF THE DRILLING AND CASING OF SALT WELLS

• Main Author: FREDDY ERNESTO MACKAY ESPINDOLA
• Other Authors: SERGIO AUGUSTO BARRETO DA FONTOURA
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 2011
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=21694@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=21694@2

CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO === Nesta tese foi estabelecido um procedimento para análise do processo de perfuração e cimentação de poços em camada de sal que engloba tanto o processo de endurecimento do cimento, quanto a resposta de fluência da camada de sal. O objetivo desta tese é analisar o comportamento geomecânico de fluência (creep) na zona de sal antes, durante e depois da perfuração e em seguida na cimentação do poço. Desta forma, a pesquisa tem como meta a avaliação das tensões e deslocamentos ao redor do poço, através da simulação computacional com ajuda do programa comercial numérico de elementos finitos (ABAQUS), além de sub-rotinas do programa FORTRAN. Com esta análise, pretende-se entender os efeitos geomecânicos de interação da pressão exercida pelo fluido de perfuração e do cimento e do comportamento nas tensões na fronteira sal-cimento e cimento-revestimento, dentre outros, para evitar possíveis intervenções em poços que acarretam perdas econômicas. Foram realizadas diversas simulações, destacando-se: (i) estado de tensões in situ antes da perfuração do poço; (ii) tensões induzidas devido à perfuração e à fluência no sal e (iii) cimentação no poço. Nestas simulações considerou-se um poço de petróleo em 2D no estado de deformação plana. O fluido de perfuração foi simulado como não penetrante. Os resultados obtidos das simulações correspondem aos deslocamentos radiais e tensões radiais e tangenciais. === In this dissertation, an analysis procedure was established for the drilling and casing cementing process in salt wellbores, which encompasses cement hardening as well as salt creep. The objective of this dissertation is to analyze the geomechanical behavior of salt creep before, during and after drilling as well as the wellbore casing cementing process. Thus, the purpose of this study is to evaluate stresses and displacements around the wellbore through computational simulation with the finite element commercial software program Abaqus together with FORTRAN sub-routines. This analysis intends to understand the geomechanical effects of the interaction of the drilling fluid and slurry pressures against the wellbore and the behavior of the stress interactions between the two existing boundaries casing-cement and cement-salt formation; thus avoiding unnecessary workover operations that provoke economical losses. Diverse process simulations were performed including: (i) in situ stresses prior to drilling (ii) induced stresses due to drilling and salt creep and (iii) wellbore cementing. In these simulations, a 2D plane strain wellbore was considered. The drilling fluid was assumed to be non-penetrable with respect to the wellbore formation. Finally, the results were expressed in terms of radial displacement along with radial and tangential stresses.