Finite element analysis of well pads in Basra province

Other Title(s)

التحليل بالعناصر المحددة لقواعد الآبار في مقاطعة البصرة

Joint Authors

al-Jubayr, Haydar Sad
Sahib, Hibah Abd al-Husayn

Source

Wasit Journal of Engineering Sciences

Issue

Vol. 7, Issue 1 (30 Apr. 2019), pp.73-86, 14 p.

Publisher

Wasit University College of Engineering

Publication Date

2019-04-30

Country of Publication

Iraq

No. of Pages

14

Main Subjects

Civil Engineering

Topics

Abstract AR

بعد عام (2003 م) شهد قطاع النفط / الغاز استثمارا متناميا حيث دخلت إلى منطقتنا شركات عالمية ذات أصول مختلفة سخرت أبراج حفر ثقيلة (لتحقيق أعماق حفر كبيرة).

في تلك الأثناء سجلت بعض مشاكل حفر ترافقت معها حالات فشل لقواعد الآبار.

يهدف البحث إلى دراسة تصرف قواعد آبار ذات معالم هندسية مختلفة تحت تأثيرات أبراج حفر ذات خصائص متنوعة ضمن مقاطعة البصرة.

تم اختيار أربع حالات للدراسة لتمثل أربعة حقول بالذات: حقول السيبة الزبير غرب القرنة-2 و الزبير- مشرف.

سخرت طريقة العناصر المحددة لتنفيذ عملية تحليل الإجهاد تبني علاقة تكوينية مرنة - لدنة للتربة تستند إلى قاعدة إذعان دروكر – بريغر (Drucker-Prager) قورن ضغط التماس الأقصى المسلط على التربة (تحت الأحمال العاملة) مع قابلية تحملها.

عند استخدام الطريقة الجاسئة لحساب ضغط التماس فقد قورن مع قابلية التحمل القصوى المحسوبة من طريقة ريدي و سرينيفاسان(Reddy and Srinivasan) للترب المتماسكة و قابلية التحمل المسموحة المحسوبة من طريقة بيك و هانسون و ثورنبيرن (Peck، Hanson، and Thornburn) للترب غير المتماسكة.

ضغط التماس المحسوب بواسطة طريقة العناصر المحددة قورن مع قابلية التحمل القصوى من ذات الطريقة استنادا لهبوط قدره (50 ملم).

القيم المتطرفة لعزوم الانحناء وقوى القص المتولدة في مقاطع قواعد الآبار (تحت الأحمال المكبرة) قورنت مع سعات المقاطع وكما حسبت من طريقة الجهد الأقصى.

بالنسبة للجانب الجيوتقني أشرت النتائج معاملات أمان غير كافية ضد الفشل القصي للتربة لبعض الحالات و على وجه الخصوص لقطاعات تربة متماسكة.

لقطاعات تربة غير متماسكة فإن معاملات الأمان الموفرة كانت كافية.

عكست طريقة العناصر المحددة ضغوط تماس أعلى مقارنة بالطريقة الجاسئة الشائعة.

لقطاعات التربة غير المتماسكة أعطت طريقة بيك و هانسون و ثورنبيرن هوامش أمان أكبر من طريقة العناصر المحددة.

قيم الهبوط الآني كانت على الأغلب مقبولة.

بالنسبة للجانب الإنشائي لوحظ تبني مقطع منتظم لجميع مواقع كل قاعدة للآبار المنفردة.

في أغلب الحالات كان حديد التسليح الموفر أقل من متطلبات الحد الأدنى للمدونة.

لقد أدى ذلك إلى خرق سعة المقطع للانثناء على الأقل قرب القبو (Cellar).

سعة قص العتبة نادرا ما تم خرقها.

استخدام أسس شريطية تحت مزلقات البرج يسمح بتسخير مقطع كبير يستوفي متطلبات الأمان الإنشائي دون خرق الاعتبارات الاقتصادية.

Abstract EN

After the year 2003, the oil / gas sector evolved and gained investment.

International companies of different origins utilized heavy drilling rigs (to achieve high drilling depths) and entered our region.

Meanwhile, some drilling problems were recorded, accompanied by well-pad failure cases.

This research aims to study the behavior of well-pads with different geometric configurations, under the effects of drilling rigs with various characteristics, within the Basra province.

Four case studies have been selected to represent four fields, namely: Siba, Zubair, West Qurna-2, and Zubair-Mishrif fields.

The finite element method is utilized to conduct a stress analysis process, adopting an elastic–plastic constitutive relation for soil, based on Drucker-Prager's yield criterion.

The maximum contact pressure applied on soil (under the working loads) is compared to its bearing capacity.

When a rigid method is used to calculate the contact pressure, it is compared with the ultimate soil-bearing capacity, as calculated by Reddy and Srinivasan's method for cohesive soils, with allowable bearing capacity taken from the Peck, Hanson, and Thornburn's method for cohesionless soils.

The contact pressure calculated via the finite element method is compared with the ultimate soil-bearing capacity calculated using the same method, based on a settlement of 50 mm.

The extreme values of the bending moments and shear forces developed in the well-pad sections (under the factored loads), are compared with the section capacities calculated by using the ultimate strength design method.

Regarding the geotechnical side, the results indicate insufficient safety factors against soil shear failure for some cases, especially for cohesive soil profiles.

For cohesionless soil profiles, the provided safety factors are sufficient.

The finite element method reveals higher contact pressures compared to the conventional rigid method.

For cohesionless soil profiles, the Peck, Hanson, and Thornburn's method, gives a bigger safety margin than the finite element method.

The immediate settlement values are almost tolerable.

Regarding the structural side, it has been identified that a uniform section is adopted for all locations of each pad, for individual wells.

In most cases, the provided reinforcing steel is less than the minimum code requirement.

This leads to a violation of the section capacity of bending, at least near the cellar.

The beam shear capacity is rarely violated.

Using strip footings beneath the rig skids, permits utilizing a heavy section that satisfies the requirements of structural safety, without violating the economic considerations.

American Psychological Association (APA)

al-Jubayr, Haydar Sad& Sahib, Hibah Abd al-Husayn. 2019. Finite element analysis of well pads in Basra province. Wasit Journal of Engineering Sciences،Vol. 7, no. 1, pp.73-86.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1094169

Modern Language Association (MLA)

al-Jubayr, Haydar Sad& Sahib, Hibah Abd al-Husayn. Finite element analysis of well pads in Basra province. Wasit Journal of Engineering Sciences Vol. 7, no. 1 (2019), pp.73-86.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1094169

American Medical Association (AMA)

al-Jubayr, Haydar Sad& Sahib, Hibah Abd al-Husayn. Finite element analysis of well pads in Basra province. Wasit Journal of Engineering Sciences. 2019. Vol. 7, no. 1, pp.73-86.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1094169

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

Includes Appendices : p. 85-86

Record ID

BIM-1094169