• Geomechanics and Engineering
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• 제7권5호
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• pp.553-567
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• 2014

Borehole instability during drilling process occurs frequently when drilling through shale formation. When a borehole is drilled in shale formation, the low permeability leads to an undrained loading condition. The pore pressure in the compressed area near the borehole may be higher than the initial pore pressure. However, the excess pore pressure caused by stress concentration was not considered in traditional borehole stability models. In this study, the calculation model of excess pore pressure induced by drilling was obtained with the introduction of Henkel's excess pore pressure theory. Combined with Mohr-Coulumb strength criterion, the calculation model of collapse pressure of shale in undrained condition is obtained. Furthermore, the variation of excess pore pressure and effective stress on the borehole wall is analyzed, and the influence of Skempton's pore pressure parameter on collapse pressure is also analyzed. The excess pore pressure decreases with the increasing of drilling fluid density; the excess pore pressure and collapse pressure both increase with the increasing of Skempton's pore pressure parameter. The study results provide a reference for determining drilling fluid density when drilling in shale formation.

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권3호
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• pp.204-213
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• 2008

2006년 시추되었으며 굴착 시 연약층 붕괴 및 공경수축 등의 잦은 시추공 불안정을 보인 포항 심부 지열 시추공(BH-4, 최종심도: 2,383m)의 안정성에 대해 분석하였다. 안정성 분석을 위해 현장응력과 암석강도를 고려하여 최적이 수압력을 산정한 결과 최적이수압력의 상한은 연직응력으로, 하한은 붕괴압력 또는 공극수압으로 나타났으며, 암종에 따라 매우 다른 범위를 보였다. 시추공 최상부의 반고결 이암 구간은 이수압력의 조절만으로는 공의 붕괴를 방지할 수 없는 조건으로 나타났으며 그 하부의 일부 암종(염기성 암맥, 결정질 응회암)에서는 붕괴압력이 정수압보다 $50{\sim}60%$ 높게 나타났다. 즉 이러한 구간에서는 정수압에 해당하는 이수밀도(0.98 g/$cm^3$)를 사용 시 과도한 공벽 붕괴가 발생할 수 있기 때문에 이수밀도를 1.5 g/$cm^3$ 이상으로 증가시켜 굴착해야 시추공 안정성을 확보할 수 있다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제16권3호
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• pp.331-339
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• 2018

Worldwide growth in hydrocarbon and energy demand is driving the oil and gas companies to drill more wells in complex situations such as areas with high-pressure, high-temperature conditions. As a result, in recent years the number of wells in these conditions have been increased significantly. Wellbore instability is one of the main issues during the drilling operation especially for directional and horizontal wells. Many researchers have studied the wellbore stability in complex situations and developed mathematical models to mitigate the instability problems before drilling operation. In this work, a fully coupled thermoporoelastic model is developed to study the well stability in high-pressure, high-temperature conditions. The results show that the performance of the model is highly dependent on the truly evaluated rock mechanical properties. It is noted that the rock mechanical properties should be evaluated at elevated pressures and temperatures. However, in many works, this is skipped and the mechanical properties, which are evaluated at room conditions, are entered into the model. Therefore, an accurate stability analysis of high-pressure, high-temperature wells is achieved by measuring the rock mechanical properties at elevated pressures and temperatures, as the difference between the model outputs is significant.

• 터널과지하공간
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• 제16권6호
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• pp.451-466
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• 2006

DOM 시추코어에서 측정된 불연속면의 위치 및 방향성 자료를 이용하여 현장암반의 구조적 특성을 고려한 사면거동 해석이 가능하였다. 3차원 공간에서 설정된 절리들의 위치에 의거하여 붕락 현상이 발생된 개착사면의 추가적인 파괴양상을 예측하였으며, 개별 절리면의 붕락위해 가능성과 개착면 상에서의 trace 위치를 파악하여 세부적인 사면거동 양상을 파악하였다. 개착사면 횡단면에서 개별절리들의 파괴거동 양상과 사면체 블록형성을 대수학적으로 산출하여 사면 붕락심도를 규명하였다. 현장사면에 자동화 계측시스템을 설치하여 사면 거동에 대한 계측자료를 수집하였으며, DOM 시추공 내에 지중경사계를 설치하여 사면거동 양상을 횡단면 해석 결과와 대비시켜 분석하였다. 지중경사계를 이용하여 측정된 개착면의 표면변위 자료에 의거하여 사면 파괴시기를 예측할 수 있는 방법론을 고찰하였으며, 강우가 사면거동에 끼치는 영향성을 분석하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권2호
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• pp.271-281
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• 2022

This study discusses challenges of running expandable profile liners (EPLs) to isolate trouble zones in directional section of a deep well, and summary the expandable profile liner technology (EPLT) field trial experience. Technically, the trial result reveals that it is feasible to apply the EPLT solving lost-circulation control problem and wellbore instability in the deep directional section. Propose schemes for optimizing the EPLT operation procedure to break through the existing bottleneck of EPLT in the deep directional section. Better-performing transition joints are developed to improve EPL string reliability in high borehole curvature section. High-performing and reliable expanders reduce the number of trips, offer excellent mechanical shaping efficiency, simplify the EPLT operation procedure. Application of the expansion and repair integrated tool could minimize the risk of insufficient expansion and increase the operational length of the EPL string. The new welding process and integrated automatic welding equipment improve the welding quality and EPL string structural integrity. These optimization schemes and recent new advancements in EPLT can bring significant economic benefits and promote the application of EPLT to meet future challenges.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권1호
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• pp.121-131
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• 2009

최근 상시 진동 탐사법은 횡파 속도 구조의 규명을 위하며 이용되고 있다 상시 진동 탐사법 중 공간자기상관(SPAC)법은 적어도 3 혹은 4개의 수신기에서 동시에 기록된 자료를 이용한다. 2sSPAC과 선형 배열 상시 진동법과 같은 수정된 SPAC법은 2개의 수신기 자료만 이용하여 횡파 속도를 추정할 수 있지만, 1.0 Hz 이상의 주파수 대역에 대한 공간 자기상판 계수가 불안정해지는 문제점을 가지고 있다. 4개의 서로 다른 크기의 삼각형 배열과 4개의 같은 크기의 삼각형 및 선형 배열을 이용한 상시 진동 측정치에 근거하여, 2 Hz 에서 4 Hz 혹은 5 Hz주파수 대역에 대한 SPAC 계수의 안정성을 증명하였다. SPAC 계수를 Bessel 함수로 회귀하는 방식으로 획득되는 위상속도는 5 Hz까지 일관성을 보여주었다. 공간평균법을 이용한 선형배열의 경우를 제외하고, 모든 자료는 SPAC법으로 처리되었다. 평행탄성파법 자료가 있는 시추공 주변에서 상시 진동 배열을 순차적으로 다른 시간에 적용하였다. 자료의 품질을 나타내는 지시자로 SPAC 계수의 허수 성분을 이용하였다. 자기상관 스펙트럼의 변화량 (어떠한 경우에는 기록된 파동장에 대한 육안 검사)에 근거하여, 측정된 자료를 '신뢰성있는(reliable)'과 '신뢰성이 없는(unreliable)'로 구분하였다. 그 후, 'reliable'과 'unreliable'로 구분된 자료와 모든 자료에 대하여 SPAC 스펙트럼의 허수 성분을 계산하고 비교하였다. 측점의 방위각 분포가 불충분한 경우 (선형 배열), 허수 성분 곡선은 불안정한 형태를 나타내었고, 이러한 결과는 불충분한 공간평균의 지시자로 간주할 수 있음을 의미한다. 하지만, 측정된 파동장이 낮은 일관성을 나타낼 경우에도 허수성분 곡선은 주목할 만한 불안정성을 나타내지 않았다.