title: Torque and drag analysis
title: Ανάλυση ροπής (torque) και τριβής (drag) κατά τη διάρκεια γεωτρήσεων
Creators: name: Azeez Mustafa
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2019

description: Drilling through the subsurface is a complex operation and problems are almost guaranteed to occur. Therefore, understanding and anticipating drilling problems, understanding their causes and planning solutions are necessary for successfully reaching the target. The most prevalent drilling problems include pipe sticking, lost circulation, hole deviation, pipe failures, borehole instability, mud contamination, formation damage, hole cleaning. Torque and drag modeling is very important to analyze the mechanical behavior of the drill string and the wellbore condition, hence, to predict and prevent downhole problems. There have been a number of different approaches to the way that torque and drag has been modeled in the well drilling industry. These include the soft string and stiff string approaches. This thesis will study the torque and drag in the wellbore and will give a general overview of the sources, effects and challenges of torque, drag and buckling in the wellbore. Furthermore, it will study and simulate the soft string model to calculate torque and drag along a drill string in a 12 1/4” vertical section wellbore as well as provide calculations of hook-loads and frictional torque for specific bit depths. Additionally, it will provide a simulation of the section with the PayZone drilling simulator to calculate the torque on bit while drilling. Both the model and the PayZone values are summed up together to get the cumulative torque which is the torque observed at the surface while drilling.
description: Η διάνοιξη βαθέων γεωτρήσεων αποτελεί ιδιαίτερο δύσκολο έργο και τα προβλήματα θεωρούνται σχεδόν βέβαιο πως θα εμφανιστούν. Επομένως, η κατανόηση και η αντιμετώπιση των διαφόρων προβλημάτων είναι απαραίτητη προκειμένου να επιτευχθεί η άφιξη του γεωτρύπανου στον επιθυμητό στόχο. Τα πιο συνήθη προβλήματα αφορούν κόλλημα της στήλης, απώλεια πολφού, απόκλιση της γεώτρησης, αστοχία των σωληνώσεων, αστάθεια της γεώτρησης, μόλυνση του πολφού, δημιουργία επιδερμικού συντελεστή και καθαρισμός της γεώτρησης. Η μοντελοποίηση των φαινομένων ροπής (torque) και τριβής (drag) είναι ιδιαίτερα σημαντική για την ανάλυση της μηχανικής συμπεριφοράς του γεωτρύπανου και κατά συνέπεια της πρόβλεψης και αντιμετώπισης των προβλημάτων. Οι διαθέσιμες μέθοδοι μοντελοποίησης της ροπής και της τριβής περιλαμβάνουν τις μεθόδους της εύκαμπτης (soft) και της άκαμπτης (stiff) στήλης.

Η παρούσα διατριβή επικεντρώνεται στη μελέτη της ροπής και τριβής δίνοντας μια λεπτομερή περιγραφή των αιτιών, αποτελεσμάτων καθώς και των προκλήσεων που προκαλούν αυτά τα φαινόμενα. Επίσης, αναπτύσσεται και μελετάται το εύκαμπτο μοντέλο (soft string model) για τη διάνοιξη του τμήματος διαμέτρου 12 ¼’’ μιας κατακόρυφης γεώτρησης με στόχο τον προσδιορισμό του φορτίου στο γάντζο (hook load) και των τριβών για διάφορα βάθη. Επίσης, πραγματοποιείται προσομοίωση της διάνοιξης του τμήματος με χρήση του προσομοιωτή PayZone για τον προσδιορισμό της ροπής πάνω στο κοπτικό κατά τη διάρκεια της γεώτρησης. Τα αποτελέσματα από το μοντέλο και από το PayZone προστίθενται προκειμένου να προσδιοριστεί η συνολική ροπή η οποία παρατηρείται στην επιφάνεια κατά τη διάρκεια της γεώτρησης.