ناپایداری دیواره چاه یکی از مهم ترین مشکلات در مبحث حفاری می باشد. این ناپایداری عموماً با پارامترهای ژئومکانیکی سازند و توزیع تنش در اطراف دیواره چاه مرتبط است. بنابراین اگر تخمین دقیقی از پارامترهای ژئومکانیکی و تنش های توزیع یافته در دیواره چاه ارائه شود، با انجام محاسبات لازم، از مشکلات ناشی از ناپایداری دیواره چاه کاسته خواهد شد. از اینرو در مطالعه حاضر هدف اصلی بر آن است تا با تعیین پارامترهای ژئومکانیکی سنگ مخزن از طریق نگارهای چاه به بررسی تأثیر این پارامترها بر پایداری دیواره چاه ها در طی فرآیند حفاری پرداخته شود. جهت انجام مطالعه حاضر از نگارهای چاه و اطلاعات حفاری چندین چاه حفاری شده در میدان دارخوین استفاده شده است. در گام اول، با بهره گیری از روابط تجربی و نگارهای مختلف پارامترهای الاستیک سنگ مخزن تخمین زده شد و با نتایج حاصل از انجام آزمایش مغزه مورد تأیید قرار گرفت. مقاومت فشاری تک محوره سنگ مخزن نیز از طریق روابط تجربی مورد تخمین قرار گرفت و با دا د ه های آزمایش مقاومت فشاری تک محوره کالیبره شد. با توجه به اینکه برای تعیین تنش های برجا، علاوه بر پارامترهای ژئومکانیکی مقدار فشار منفذی نیز مورد نیاز خواهد بود، از اینرو از طریق رابطه ایتون و برازش منحنی بر داده های نگار صوتی، مقدار فشار منفذی به صورت پیوسته محاسبه شد و نتایج حاصل از این مدل سازی با داده های تست سازند (mdt) کالیبره گردید. با انجام مطالعه بیشتر بر روی داده ها، رابطه تجربی جدیدی نیز برای تعیین فشار منفذی مخازن کربناته مورد مطالعه ارائه شد. با در اختیار داشتن پارامترهای ژئومکانیکی به دست آمده و فشاری منفذی، مقدار تنش های برجای میدان نفتی تعیین گردید و از طریق داده های هرزروی گل و روش چند ضلعی زوباک مورد تأیید قرار گرفت. علاوه بر آن جهت تنش های برجا نیز توسط نگار تصویری fms و کالیپر مشخص شد. سپس، تنش های مماسی، شعاعی و محوری روی دیواره چاه های حفاری توسط روابط کرچ تعیین گردیدند. و با استفاده سه معیار شکست موهر-کلمب، هوک-براون و موگی-کلمب پنجره بهینه وزن گل برای پایداری دیواره ی چاه مورد نظر پیشنهاد داده شد. این نتایج از طریق شکستگی های برشی مشاهده شده بر روی نگار کالیپر و گزارشات حفاری نیز مورد تأیید قرار گرفت. نتیجه مطالعه نشان می دهد که از میان سه معیار شکست استفاده شده معیار موگی-کلمب توانسته نتایج قابل قبول تری را نسبت به دو معیار شکست دیگر در ارزیابی پایداری دیواره چاه ها ارائه کند.

فرآیند تولید ماسه یا جامدات در چاه های نفتی که عمدتاً در طول حفاری و شکست هیدرولیکی در میادین تحکیم نیافته اتفاق می افتد، یکی از بزرگ ترین مشکلاتی است که می تواند منجر به ریزش چاه، فوران گل حفاری و گیر کردن رشته ابزار حفاری در چاه گردد. مهم ترین عوامل تشکیل ماسه یا جامد در چاه، گسیختگی منطقه دارای ماسه به دلیل سست بودن، مقاومت فشاری اندک و تنش موثر بالای منطقه به دلیل تولید و تهی شدگی مخزن است. در مطالعه حاضر سعی شده تا با تعیین پارامترهای ژئومکانیکی سنگ مخزن از طریق نگارهای چاه، پتانسیل تولید ماسه در دیواره چاه طی فرایند حفاری و تولید با ارائه اندرکنش (سیستم مهندسی سنگ) پارامترهای موثر و مدل مکانیکی زمین معین گردد. در ابتدا، با بهره گیری از روابط تجربی و نگارهای مختلف پارامترهای الاستیک دینامیکی سنگ مخزن تخمین زده شد و بعد از تبدیل به مقادیر استاتیکی با نتایج حاصل از آزمایشات مغزه مورد تایید قرار گرفت. سپس به محاسبه مقاومت فشاری تک محوره سنگ مخزن به کمک روابط تجربی مختلف پرداخته شده است. در ادامه فشار منفذی سیال با استفاده از نگار صوتی و مقاومت ویژه تعیین گردید و نتایج حاصل از این مدل سازی ها با داده های تست سازند (mdt) کالیبره گردید. سپس با توجه به فشار منفذی و پارامترهای ژئومکانیکی، بزرگی تنش های برجا که شامل تنش عمودی و تنش افقی حداقل و حداکثر است، محاسبه گردید و نتایج با داده های تست نشت (lot) کالیبره شدند. در ادامه تنش های مماسی، شعاعی و محوری روی دیواره چاه مورد نظر محاسبه گردید. سپس با تحلیل سیستم مهندسی سنگ مشخص شد پارامترهای تنش موثر، خواص پتروفیزیکی، خواص سیال، افت فشار، هندسه حفره تولید، فشار مخزن، خواص مکانیکی و تراکم و جهت حفر حفره تولید به ترتیب بیشترین اندرکنش را در فرایند ماسه دهی چاه دارند. در میان پارامترهای مختلف، تنش موثر یکی از مهم ترین پارامترهای تأثیرگذار بر سیستم است. بزرگی تنش های موثر دیواره بستگی به بزرگی تنش های برجای موثر، شعاع چاه، فاصله از مرکز چاه و فشار منفذی دارد. بنابراین با کنترل هر یک از این پارامترها می توان اثر تنش موثر در تولید ماسه را تا حدودی کنترل کرد. به عبارت دیگر چنانچه با انتخاب وزن مناسب گل حفاری و نرخ بحرانی تولید بتوان تنش های اطراف چاه را کنترل کرد می توان تولید ماسه را نیز کنترل کرد. در ادامه با استفاده از معیارهای شکست سنگ (موهر- کلمب، موگی- کلمب و هوک- براون) بازه مجاز فشار گل حفاری تعیین شده و نتایج حاصل از سه معیار با هم مقایسه شده است. از نتایج این بخش می توان به تخمین بهتر فشارهای گل حفاری تعیین شده با استفاده از معیار موگی- کلمب در حالت تنش های نابرابر افقی نسبت به دیگر معیارها اشاره کرد. نتایج حاصل شده به کمک گزارشات حین حفاری و تولید مورد تایید قرار گرفت. در نهایت نیز با تعیین مناطق مختلفی که دچار خردشدگی و شکستگی کششی شده اند نشان داده شده است که با تعیین نرخ بحرانی تولید از تولید ماسه در حین تولید می توان تا حدودی جلوگیری نمود.