DD213295A1 - Verfahren und vorrichtung zur dichtheitspruefung rohrschuhnaher zementationsintervalle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf den Nachweis der techn. Dichtheit des Zementes hinter der letzten zementierten Verrohrung von Kavernenbohrungen mittels gasfoermiger Pruefmedien. Durch die Erfindung wird bei Verringerung des techn./technologischen Aufwandes im Bohrfeld, der Reduzierung des Arbeitszeitaufwandes und unter Sicherung der Bergsicherheit ein genaues Messergebnis mit hoher Aussagefaehigkeit erreicht. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass mittels Tiefenmanometer der Druckabfall und die Tendenz der Spiegelstandsaenderung eines nach Pruefdruckaufgabe in sich geschlossenen Systems, bestehend aus dem Bohrfluessigkeit freien Pruefintervall u. der installierten Pruefgarnitur, aufgezeichnet, die aus dem Druckverlauf nach Druckausgleich zwischen Pruefintervall und Hilfsstrang aufgestellt wurde, gegenuebergestellt wird. Die Zeichnung zeigt die erfindungsgemaesse Pruefgarnitur vor Beginn der Dichtheitspruefung.

Description

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Verfahren und Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung rohrschuhnaher Zsmentationsintervalle

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eins Vorrichtung zur Oichtheitsprüfung rohrschuhnaher Zementationsintervalle im dichten Gebirge, insbesondere zum "Nachweis der technischen Dichtheit des Zementes hinter letzten zementierten Verrohrungen von Kavernenbohrungen mittels gasförmiger Prüfmedien.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Während des Abteuf ens votr-Kavernenbohrurrgerr-für-Gasspeicheranlagen im Steinsalz oder zur Vorbereitung des Einsatzes gasförmiger Sperrmedien für Solarbeiten im Salinar ist es üblich, die Zementation der letzten Verrohrung auf Gasdichtheit zu prüfen» Die dazu bekannten Prüfverfahren setzen das Prüfintervall hauptsächlich unter Verwendung von Luft als Prüfmedium unter Druck, nachdem die im Prüfintervall stehende Bohrlochflüssigkeit mit Hilfe von Kompressoren nach übertage gefördert oder verdrängt wurde. Der Dichtheitsnachweis erfolgt als Hengenverlustbilanz über die Prüfzeit, ermittelt durch übertage installierte.

sensible'Druckabfalimeßgeräte. Dabei gehen, in das Prüfergebnis überwiegend systematische Fehler ein» die sich aus der Erfassung der über die Prüfzeit veränderlichen Einzelgrößen zu Volumen, Druck und Temperatur ergeben

Einen dominanten Einfluß auf den Fehlerbetrag haben die Heßwerte zur lufterfüllten Hohlraumgröße insbesondere dann, wenn sich diese durch Spiegelbewegungen unter dem Rohrschuh ändert und die damit verbundenen Volumenänderungen mit Draht-Windentechnik unter wechselnden Kaliberbedingungen zu bestimmen sind. Die Fehleranteile aus Druck- und Temperaturmessungen vergrößern sich mit dem lufterfüllten, unter Prüfdruck stehenden Hohlraumvolumen,

Der gesamte technisch bedingte Fehleranteil kennzeichnet die Sensibilität des Prüfverfahrens, so daß auf strenge Vorgaben zur zulässigen Undichtheitsrate stets mit Verlängerung der effektiven Prüfzeit reagiert werden muß

Nach DE-PS 107 780 sind beispielsweise zur Verminderung des Fehlers im Prüfergebnis Mapnahmen bekannt, die über Packereinsatz und Hilfsrohrtouren das unter Gasdruck zu setzende geometrische Hohlraumvolumen wesentlich verkleinern. Des weiteren zeigt DD-PS 132 393 unter gleicher Zielstellung eine Differenzdruckmeßanordnung hoher Sensibilität mrter Sohrfeldbedingungen, die insbesondere für Dichtheitsprüfungen an Tiefbohrungen vorgesehen ist.

Neben dem Aufwand für Bohranlagenkapazität über die Dauer der Dichtheitsprüfung entstehen weitere Aufwandanteile aus dem Transport und Einsatz von Kompressoren für die genannten Liftarbeiten und für Prüfdruckeinstellung sowie für Draht-VVindentechnik zu Spiegelstandsnachweisen unter dem Packer vor und nach der Dichtheitsprüfung

Die Mangel der bekannten Prüfverfahren unter Verwendung von Luft als Prüfmedium bestehen darin, daß Senkungen des Fehleranteils über Volumenverkleinerungen mittels Hilfs-

rohrtouren begrenzt sind mit den im Bohrfeld verfügbaren Strangkorabinationen. Die übertagige, sensible Erfassung des Druckabfallverhaltens ist aufwendig und erfordert untertätig eine völlig gasdichte Installation eingesetzter Hilfsstränge. Dabei ist die Gasdichtheit der Gewindeverbindungen von Schwerstangen, Bohrgestänge und Tubings nur durch Einsatz von zusätzlichem Dichtmaterial, wie Spezialfette oder PTFE-Dichtband, erreichbar. Neben dem su~ sätzlichen Materialaufwand entsteht aus der Verlängerung der Einbauzeiten ein Mehrbedarf für Sohranlagenkapazität« Der Austausch Bohrlochflüssigkeit gegen Luft zwischen Packer- und Rohrschuhniveau mit Kompressoren ist energieaufwendig und führt zu erheblichen Temperaturänderungen in Hilfssträngen und Bohrung. Die danach erforderlichen Teraperaturausgleichszeiten binden wiederum Bohranlagenkapazität. Schließlich werden mit zunehmender Teufe Kompressoren-Nenndrücke zur Verdrängung der Flüssigkeitssäule und Prüfdurckeinstellung notwendig, die mit den im Bohrfeld üblichen, mobilen Kompressoren hoher Förderrate nicht erreichbar sind.

Die nach DD-PS 107 780 ablaufenden Dichtheitsprüfungen gefährden mit zunehmender Teufe die Stabilität unverrohrter Bohrlochwände, weil die Hilfsstrangbewegungen vor dem Spiegelnachweis allgemein atmosphärische Druckbedingungen im Rohrschuhbereich voraussetzen. Desweiteren werden mit diesem Prüfverfahren Zeraentationsmängel, die in begrenzter Teufe über dem Rohrschuh auftreten können und während der Dichtheitsprüfung Flüssigkeitszuläufe, d.h. Spiegelstandsänderungen verursachen, nicht erkannt. Dieser Flüssigkeitszulauf verursacht keinen Druckabfall und kann unter Prüfbedingungen nur als Luftverlust ausgewiesen werden, ohne daß ein undichtes System vorliegt. Die Aussagefähigkeit des Meßverfahrens wird dadurch zwangsläufig vermindert.

-Or-

Nach DD-PS 145 186 ist ein pneumatisches Rißbildungsverfahren zur Bestimmung der.Gasdruckbelastbarkeit bekannt, das in einem unverrohrten Gebirgsintervall zwischen zwei Packern ohne herkömmliche Liftmaßnahmen zu einem lufterfüllten Raum führt.

Die für die Durchführung des Verfahrens notwendigen Untertageausrüstungen lassen aber die für Dichtheitsprüfungen notwendigen Spiegelstandskontrollen mit den bekannten Draht-Werkzeugen oder geophysikalischen Meßsonden nicht zu.

Dieses Verfahren ist daher für die Dichtheitsprüfung rohrschuhnaher Zementationsintervalle nicht anwendbar bzw. übertragbar.

Ziel der Erfindung:

Durch die Erfindung wird der Fehleranteil im Prüfergebnis von Dichtheitsprüfungen mit gasförmigen Medien vermindert und der direkte prüfzeitabhängige Aufwand für Dichtheitsprüfungen gesenkt. Darüber hinaus führt das erfindungsgeraäße Verfahren zu einer weiteren Verminderung des technischen Aufwandes, indem der Draht-Werkzeugeinsatz für Spiegelmessungen, der Einsatz großer Kompressoren, die sensible Differenzdruckmeßanordnung und zusätzliche Maßnahmen zur Gewindeabdichtung entfallen.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, eine genaue Erfassung von Druckänderungen und Änderungen des Flüssigkeitsspiegels in einem zu prüfenden, zementierten Rohrschuhintervall ohne strenge Anforderungen an einen technisch dichten Sch-we rs tan gen- und Gestäageeinbau und ohne Ausförderung der anstehenden Flüssigkeit aus dem Bohrloch

nach übertage zu ermöglichen und darüber hinaus die Wirkungen begrenzter, rohrschuhnaher Zementationsoiangel aus dem Prüfergebnis zu eleminieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß nach dem schwimmenden Einbau einer Prüfgarnitur mit Futterrohrpacker an Schwerstangen und Gestänge ein weiterer Hilfsstrang konzentrisch eingebaut und mit Gasdruck beaufschlagt über dem Futterrohrpacker gelandet, danach durch weitere Gasdruckaufgabe ein unter dem zementierten Rohrschuh befindliches Ventil zum Ringraum geöffnet und über dieser Ventil mindestens die zwischen Futterrohrpacker und Rohrschuhbereich stehende Bohrlochflüssigkeit in eine ebenfalls schwimmend eingebaute unter dem Ventil befindliche Rohrsektion gefördert wird. Dabei hebt die einfließende Bohrlochflüssigkeit ein in dieser Rohrsektion befindliches, leichteres Lösungmittel an, so daß im Spiegelteufenbereich in oder außerhalb der Rohrsektion ein löslicher Anstrich zur Spiegelstandskontrolle entfernt wird. Nach Prüfdruckeinstellung über den konzentrisch eingebauten Hilfsstrang wird das Hilfsstrangvolumen durch Schließen eines in Pakkernähe befindlichen Testventils vom zu prüfenden, lufterßLlten Raum getrennt.

fahrend der Prüfzeit registrieren Tiefenmanometer den Druckabfall und die Tendenz der Spiegeländerung. Anschließend wird die im Hilfsstrang verbliebene Luftmenge gegen Atmosphäre abgeblasen, der Hilfsstrang am Kopf geschlossen, das Testventil geöffnet und über den Druckaufbau im Hilfsstrang die im Rohrschuhbereich verbliebene Luftmenge bestimmt. Nach Ausbau der Prüfgarnitur werden eine Gasverlustratenbilanz aus Druckabfallverhalten, eine Bilanz zu zugelaufenen oder verlorenen Flüssigkeiten für Korrekturen zur Gasverlustrate und eine Kontrollbilanz aus Druckaufbau im Hilfsstrang als Nachweise zur technischen Dichtheit aufgestellt.

Die erfindungsgemäße Prüfgarnitur zur Durchführung des Verfahrens besteht unter dem Packer aus einer Rohrsektion, die kopfseitig durch ein druckabhängig öffnendes Ventil verschlossen ist und in die ein weiterer Hilfsstrang eingehangen oder in ihr abgestellt ist, der über seine gesamte Länge mit in Bohrlochflüssigkeit nichtlöslichem Markierungsmaterial beschichtet ist. In der Soleaufnahmesektion befindet sich eine auf das Markierungsmaterial abgestimmte, in bezug auf das Volumen der Soleaufnahmesektion kleine Menge Lösungsmittel, welches leichter als die Bohrlochflüssigkeit und mit dieser nicht mischbar ist· Des weiteren befindet sich am Außenmantel des Untergestänges bis unter das Ventilniveau ebenfalls Markierungsmaterial. Am Fuße der Soleaufnahraesektion sind ein zur Soleaufnahmesektion öffnendes Tiefenmanometer, darunter durch Blindstopfen getrennt ein zum Ringraum offenes Tiefenmanometer und über dem Rohrschuhniveau ein zum Steigraum offenes Tiefenraanometer—angeordnet.

Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt die Prüfgarnitur im installierten Zustand vor Aufnahme der Dichtheitsprüfung:

Die Prüfgarnitur besteht vom Fuß zum Kopf aus dem zum Ringraum zwischen der unteren Prüfgarnitursektion und dem unverrohrten Bohrloch offenen Tiefenraanometer 1, dem Blindstopfen 2, dem zur Rohrsektion 5 offenen Tiefenmanometer 3, dem über der Rohrsektion 5 liegenden Ventil 6, dem Rohrpacker 8, dem zum Steigraum offenen Tiefenmanometer 9, dem Testventil 10 mit Tubingstrang 12 und dem über Tiefenmanometer 9 angeordneten SchwerstangenVGestängestrang 13* In der Rohrsektion 5 ist das Befüllrohr 16 eingehangen, dessen

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Manteloberfläche mit einem Bitumenanstrich 4 versehen ist. Der Bitumenanstrich 4 befindet sich außerdem auf den Manteloberflächen der Geräte zwischen dera Rohrpacker 8 und einem Niveau unterhalb des Ventils 6. Der Rohrpacker 8 ist so in die Verrohrung gesetzt, daß dieses Ventil 6 sowie der nach dem Ansprechen von Ventil 6 sich einstellende Spiegel der 8ohrlochflüssigkeit 15 unterhalb der Zementation 7 stehen. Im Fußteil der Rohrsektion 5 und im Schutzrohr am Tiefenmanometer 3 ist Dieselkraftstoff 14 als Lösungsmittel für den Bitumenanstrich eingefüllt.

Unter der Voraussetzung, daß der äußere Teil der Prüfgarnitur eingebaut und der Rohrpacker 8 gesetzt ist, schließt die erfindungsgemäße Verfahrensdurchführung an, indem im -Tubingstrang 12 Luft komprimiert wird. Nach Austreten der Luft am Ringraum Tubingstrang 12 zu Gestänge erfolgt das Verbinden des unier Zirkulationsdruck stehenden Tubingstranges 12 mit der bis dahin eingebauten Testgarnitur. Anschließend wird das Testventil 10 geöffnet und das Komprimieren der Luft im Tubingstrang 12 fortgesetzt bis zu einem Druck, bei dem Ventil 6 anspricht« Ober das so geöffnete Ventil 6 verdrängt di© komprimierte Luft des Tubingstranges 12 die Bohrlochflüssigkeit. 15 zwischen Rohrpacker 8 und Einlaßöffnung des Ventils 6, indem die Bohrlochflüssigkeit 15 in die Rohrsektion 5 über das Befüllrohr 16 einfließt und dabei den Dieselkraftstoff 14 anhebt. Der Dieselkraftstoff 14 löst im Spiegelstandsintervall den Bitumenanstrich 4 vom Mantel des Hilfsrohres 16. Parallel dazu wird der Druck im Prüfintervall über Tubingstrang 12 auf Prüfdruck erhöht. Danach wird das Testventil 10 geschlossen und der Druckverlauf mit den Tiefenmanometern 1 und 9 registriert. Dabei schreiben über die Prüfzeit Tiefenmanometer 9 den Prüfdruck, Tiefenmanometer 3 den summierten Druck aus

der Flüssigkeitssäule in Rohrsektion 5 und den Prüfdruck und Tiefenmanometer 1 den summierten Druck aus Flüssigkeitssäule im Ringraum um die Rohrsektion 5 und den Prüfdruck.

Nach Ablauf der Prüfzeit werden bei geschlossenem Testventil 10 die im Tubingstrang 12 befindliche Luft abgeblasen, der Tubingstrang 12 am Kopf geschlossen und das Testventil 10 geöffnet» Der sich einstellende Druch nach Druckausgleich zwischen Prüfintervall und Tubingstrang bildet die Grundlage für eine Kontrollbilanz zur Prüfluftverlustrate, die aus dem Druckabfallverhalten und den Spiegelstandsänderungen bestimmt wird.

Claims (2)

1. — Q _

   Erfindungsanspruch

   1. Verfahren zur Dichtheitsprüfung rohrschuhnaher Zementationsintervalle von Verrohrungen mittels gasförmiger Prüfraedien insbesondere in Kavernenbohrungen, deren unverrohrtes Profil zwischen Rohrschuh und Endteufe gas- und flüssigkeitsdicht erwartet werden kann und in die zum Nachweis der technischen Dichtheit Rohrpacker an Schwerstangen und Gestänge sowie konzentrisch jeweils ein Hilfsstrang eingebaut werden und die im Prüf Intervall anstehende Borhlochflüssigkeit in ein unterhalb des Packers befindliches Soleaufnahmerohr der Prüfgarnitur verdrängt wird, gekennzeichnet dadurch, daß der Schwerstangen- und Gestängestrang ohne zusätzliche AbdichtmaSnahmen schwimmend eingebaut, danach der bis in Nähe des gesetzten Rohrpackers eingebaute Hilfsstrang mit Gasdruck bis zum Einsetzen eines Gasdurchschlages in den umgebenden Ringraum beaufschlagt und in dieser Drucksituation mit der Testgarnitur verbunden, anschließend mit weiterer Druckerhöhung in bekannter Weise die im Prüfintervall anstehende Bohrlochflüssigkeit über ein Befüllrohr in eine Rohrsektion verdrängt und der Flüssigkeitsspiegelstand in dieser Rohrsektion mit Hilfe von Löslichkeitsunterschieden über die Dauer der Dichtheitsprüfung aufgezeichnet; nach Prüfdruckeinstellung die im Hilfsstrang stehende Luftmenge vom Prüfintervall getrennt wird und der Druckabfall und die Tendenz der Spiegeländerung durch Tiefenmanometer über die Dauer der Dichtheitsprüfung aufgezeichnet werden, hieran nach Ablauf der Prüfzeit der konzentrische Hilfsstrang durchentlastet, am Kopf geschlossen und am Fuß geöffnet wird und der Druckverlauf nach Druckausgleich zwischen Prüfintervall und Hilfsstrang zur Aufstellung einer Kontrollbilanz aufgezeichnet wird, die der Prüfluftverlustrate aus Druckabfallverhalten und Spiegelstandsänderung gegenübergestellt wird,

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   -ΙΟ. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, gekennzeichnet dadurch, daß oberhalb eines an sich bekannten Rohrpackers (8) ein Tiefenmanometer (9) und darüber am Fuße des konzentrischen Hilfsstranges (12) ein Testventil (10) und unter dem Rohrpacker (8) unter Rohrschuhniveau ein Ventil (6) angeordnet sind, an dem sich eine Rohrsektion (5) mit konzentrischem Befüllrohr (16), auf das über die gesamte Länge ein in Bohrlochflüssigkeit (15) nicht lösliches Material (4) aufgetragen ist, anschließt, wobei in die Rohrsektion (5) eine kleine Menge Lösungsmittel (14) angefüllt ist, das leichter als die Bohrlochflüssigkeit (15) und mit dieser nicht mischbar ist und sich ara Fuße der Rohrsektion (5) ein damit in Verbindung stehendes Tiefenmanometer (3) befindet, das durch einen Blindstopfen (2) von einem darüber angeordneten, zum Ringraum hin offenen Tiefenmanometer (1) getrennt ist.

   3· Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Beschichtungsmaterial auf den Mantelflächen der Geräte unterhalb des Rohrpackers (8) bis unter das Niveau des Ventiles (6) aufgetragen ist.
2. 4. Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Beschichtungsmaterial (4) bitumenhaltiger Kaitanstrich und das Lösungsmittel (14) Dieselkraftstoff isf.

   - Hierzu 1 3latt Zeichnung -

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