Análise numérica da estabilidade do poço baseada no acoplamento térmico-fluido-sólido na perfuração de poços profundos

RESUMO: Com a exploração e o desenvolvimento de petróleo e gás se estendendo para camadas mais profundas e condições geológicas mais complexas, as operações de perfuração profunda e ultra-funda estão cada vez mais enfrentando a instabilidade do poço devido à alta temperatura e alta pressão. Portanto, é crucial considerar o impacto das mudanças de temperatura da formação na estabilidade do poço. Este artigo, baseado em equações de controle de transferência de calor e na teoria termoelástica de meio poroso, estabelece um modelo numérico para transferência de calor na formação e estabilidade do poço sob condições de acoplamento termo-hidro-mecânico. O modelo investiga as mudanças de temperatura dependentes do tempo na rocha do poço, as tensões térmicas adicionais induzidas por variações na temperatura do fundo do poço, as deformações da rocha do poço e as mudanças nas tensões do poço sob condições de acoplamento termo-hidro-mecânico. Os resultados indicam que, com a prolongação do tempo de circulação do fluido de perfuração, a temperatura da rocha do poço exibe um padrão de decaimento não linear, com o campo de temperatura se estabilizando gradualmente. O aumento da temperatura do fundo do poço reduz significativamente as tensões térmicas e deslocamentos da rocha do poço, mostrando uma correlação negativa entre os dois. O efeito de acoplamento termo-hidro-mecânico é concentrado principalmente ao redor do poço, sendo que a tensão da formação em campo distante é mais influenciada pelo campo de tensão original da formação. Este modelo pode simular mudanças de temperatura e distribuição de tensões sob diferentes condições de perfuração, proporcionando insights valiosos para a análise da estabilidade do poço e ciclos de perfuração seguros em operações de perfuração em alta temperatura.