DE2011475C3

DE2011475C3 - Verfahren zum Spülen eines Bohrlochs mittels eines Schaumspülmittels

Info

Publication number: DE2011475C3
Application number: DE19702011475
Authority: DE
Inventors: Stanley Oscar Bakersfield Calif. Hutchison (V.St.A.)
Original assignee: Chevron Research Co
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 1969-03-13
Filing date: 1970-03-11
Publication date: 1980-01-17
Also published as: DK131053B; DE2011475A1; JPS5020922B1; AT302934B; NL152058B; GB1248355A; NL7003556A; DK131053C; DE2011475B2; FR2037745A5; SE362468B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Spülen eines Bohrlochs mittels eines Schaumspülmittels zwecks Entfernung von Material wie Sand und/oder Flüssigkeit gemäß Oberbegriff des Patentanspruches.

Aus der US-PS 33 18 387 ist es bekannt, Rohrtouren eines Bohrgeständes durch einen Zwisrhenabschnitt zu verbinden, der ein Rückschlagventil in Form eines Klappenventils enthält, das sich nach unten hin öffnet und als blow-out-preventer das obere Ende des Bohrloches gegen das Auftreten von Flüssigkeit oder Gas sperrt, wenn im unteren Teil des Bohrloches mit an Drahtseilen angeordneter Werkzeugen gearbeitet werden soll.

In der US-PS 31 30 798 wird eine / ilage beschrieben, die dazu dient. Druckluft, Schäumer und ggf. auch Wasser durch ein Bohrgestänge abwärts bis zur Bohrkrone zu führen, wobei das Gemisch beim Austreten aus der Bohrkrone und beim Kontakt mit Formationswasser einen Schaum bildet, der das Bohrklein nach oben befördert. Diese Anlage ist zur Einstellung der einzelnen Komponenten mit Ventilen versehen.

In der US-PS 28 80 965 wird ausgeführt, daß durch SpUlungsmittel geringer Dichte der Bohrfortschritt vergrößert und die Abnutzung der Bohrkronen vermindert wird und daß deshalb eine mit Luft vermischte Flüssigkeit als Spülung verwendet werden soll. Hierfür muß ein Rückschlagventil im Bohrgestänge unmittelbar unterhalb der Kelly-Stange angeordnet werden, so daß die Spülung abwärts fließen kann, jedoch nicht beim Nachsetzen von Bohrrohren nach oben austritt. Im einzelnen sind im Bohrgestänge zwei Rückschlagventile vorgesehen, eins oben und eins unten über der Bohrkrone, wobei jedes Rückschlagventil zwischen zwei Kupplungen im Gestänge angeordnet ist.

Für die Entfernung von Wachsen oder ähnlichen Materialien aus Bohrungen ist die injektion von heißem öl durch ein aus Rohren hergestelltes Pumpengestänge vorgesehen, wobei am unteren Ende ein Kugelrückschlagventil angeordnet ist, um den Rückfluß von öl zu vermeiden, siehe die Beschreibung in »The Petroleum F.ngineer« Mär/ 1952, Seilen B-60und -63.

In der I)S-PS JO 73 387 wird die Spülung von Gasbohrungen insbesondere zu dem Zweck, die Gasgewinnung zu steigern, beschrieben. Dafür soll Schaum verwendet werden, der im wesentlichen aus einem Schaumiingsmittci und dein Lagnrstättenwasser hergestellt wird, d. h. im Bohrloch unten.

Eine ausführliche Beschreibung der Herstellung und Handhabung einer Bohrlochspülung, die aus einem Schaum besteht, der außerhalb des Bohrloches oder außer Kontakt mit dessen Verunreinigungen hergestellt worden ist, ist in »World Oil« November 1966, Seiten 87 bis 90, veröffentlicht Die für eine solche Schaumspülung erforderliche Einrichtung weist im Bereich des Spülkopfes und des Drehtisches Mittel auf, mit deru-n die Umwälzung der Spülung aufrechterhalten werden kann, während Anschlüsse hergestellt oder weiche und unverfestigte Formationen oder Öl führende Formationen durchfahren werden. Die Einleitung des Schaumes in die Bohrung kann nach dieser Druckschrift so gesteuert werden, daß der Schaum entweder kontinuierhch oder stoßweise zurückfließt und an der oberen Ausflußleitung am Bohrkopf austritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für das Spülen eines Bohrloches mit vorgefertigtem Schaum zu schaffen, bei welchem dafür gesorgt wird, daß der außerhalb des Bohrloches vorgefertigte Schaum in seinen wesentlichen Eigenschaften unbeeinträchtigt an die Bohrlochsohle gelangt und dort und beim Aufwärtsfließen im Ringraum seine Wirkung entfalten kann. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs angegebene Verfahrensweise gelöst. Mit der Erfindung wird erreicht, daß eine durch Rückschlagventile verursachte Drosselung den Schaum im Rohrstrang nicht zusammenbrechen läßt. Die dynamischen Eigenschaften der Spülung bleiben bis zur Heranführung an die Stellen, von denen Material fortgespült werden soll, erhalten. Damit wird auch weitestgehend die Gefahr ausgeschlossen, daß sich der Rohrstrang während des Spülungsvorganges im Bohrloch festsetzen kann. Die Rückschlagventile, die bei der dynamischen Eigenschaft der Spülung zur Verhinderung eines Rückflusses erforderlich sind, wirken sich aufgrund der Erfindung nicht nachteilig auf die Spülung aus.

In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise erläutert und dargestellt. Es zeigt

Fig. I eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht einer von einem Bohrloch durchteuften Erdformation zur Veranschaulichung einer bevorzugten Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 2 eine vergrößerte Ansicht, teilweise im Schnitt, eines Teiles der Einrichtung nach Fig. I zur Veranschaulichung einer Rückschlagventileinrichtung, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in einen Rohrstrang eingebaut ist,

Fig.3 einen Schnitt durch eine Einrichtung, die bei dei Durchführung der Erfindung benutzt wird, um Schaum aus einem Rohrstrang abzuziehen, während dieser aus dem Bohrloch gezogen wird,

F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 der F i g. 2,

Fig.5 eine teilweise im Schnitt gezeigte Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform einer Einrichtung für das erfindungsgemäße Verfahren und
Fig.6 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines

μ Teiles der Einrichtung nach F i g. 5 zur Veranschauli= chung einer Strömungssteucrungseinrichtung für das erfindungsgemäßc Verfahren.

Insbesondere in Fig. I ist ein Bohrloch 10dargestellt, das in die Erde hinein sich erstreckt. Der untere Teil des Bohrloches 10 enthält eine Ansammlung von unerwünschtem Material, wie etwa Sand oder Flüssigkeit, die allgemein durch das Bezugszeichen 12 angedeutet sind. Ein aus Einzelabschnitten zusammengesetzter

Rohrstrang 13 ist in das Bohrloch 10 bis zu einer Teufe eingefahren worden, in der das untere Ende des Rohrstranges 13 gerade in den Bereich 12 des Bohrloches mit der Sand-Flüssigkeit-Ansammlung eintritt. Eine geeignete Bohrkrone 14 ist an das untere Ende des Rohrstranges 13 angesetzt worden. Der Rohrstrang 13 ist aus einer Anzahl einzelner Rohrabschnitte 6, 7, 8 und 9 zusammengesetzt worden. Die Rohrabschnitte, welche den Rohrstrang bilden, sind miteinander verbunden und mittels einer Winde 15 in ^|0 das Bohrloch eingefahren worden. Zur Winde kann ein Spülbohrkopf mit Kraftantrieb gehören. Ein biegsamer Schaumschlauch 11 ist an den obersten Rohrabschnitt des langen Rohrstranges 13 angeschlossen. Jeder Rohrabschnitt wird nach Verbindung mit dem Rohrstrang mittels der Winde so weit eingefahren, bis sein oberes Ende unmittelbar über den Abfangkeilen 16 im Kragen 17 steht. Die Keile 16 werden dann eingesetzt, um den Rohrstrang im Bohrloch aufzuhängen, worauf die Winde und der Spülkopf von dem obersten Rohrabschnitt 6 abgetrennt und ein neuer Rohrabschnitt aufgenommen und an dem Rohrabschnitt 6 angesetzt wird, der in den Keilen gehalten wird. Nach Abschluß dieses Vorganges werden die Winde und der Spülbohrkopf wieder an das obere Ende des neu angesetzten Rohres des Rohrstranges angeschlossen. Der Rohrstrang kann dann weiter in das Bohrloch eingefahren werden.

Als Spülflüssigkeit wird Schaum verwendet und in das Bohrloch bis zu der Stelle eingeführt, von wo aus Sand und/oder Flüssigkeiten entfernt werden sollen. Der Schaum nimmt den Sand oder die Flüssigkeit auf und trägt sie aus dem Bohrloch durch den Ringraum 18 zwischen Rohrstrang und Bohrlochwand hinaus. Der Rohrstrang 13 wird während der Schaumeinleitung fortschreitend tiefer in das Bohrloch 10 eingefahren. Zusätzliche Rohrabschnitte müssen auf den Rohrstrang am Bohrlochkopf aufgesetzt werden. Wenn solche Rohrabschnitt e zugefügt werden, muß der biegsame Schaumschlauch 11 vom oberen Ende des Rohrabschnittes abgetrennt werden, welcher den obersten Abschnitt des Rohrstranges 13 bildet, und erneut mit dem oberen Ende des neu angesetzten Rohrabschnittes verbunden werden. Daher muß für eine kurze Zeit die Schaumeinleitung durch den Rohrsuang nach unten angehalten werden. Es ist vorgesehen, daß während dieser Zeit ein Rückfluß von Schaum im Rohrstrang nach oben verhindert wird. Falls ein Rückfluß von Schaum durch den Rohrj-.rang nach oben zugelassen wird, ergeben sich am Bohrlochkopf schwierige und sogar gefährliche Bedingungen. Ein noch größerer Nachteil besteht darin, daß bei einem solchen Rückfluß die dynamische Eigenschaft des Schaumes im Ringraum des Bohrloches verloren gehen kann, so daß feste Teile aus dem Schaum sich abscheiden und Brücken zum Rohrstrang 13 bilden, wodurch der Rohrstrang im Bohrloch festgesetzt wird.

Der Schaum muß im Ringraum auch während der Zeit in Bewegung gehalten werden, während der der Rohrstrang in die Sandzone hineingefahren wird und *>a während er sich in der Sandzone befindet, um zu verhindern, daß zurückfallender Sand ein Festklemmen des Rohrstranges im Bohrloch verursacht. Eine Einrichtung zur Zuführung von Schaum zum Rohrstrang über den Schlauch 11 weist einen Schaumerzeuger 22 ⁶^ auf, der Gasdruck zui Frzeugung eines geeigneten wässerigen Gasschatimes benutzt. Wasser und ein Detergenzmittel und, falls erwünscht, eine konzentrierte Ätzlauge oder ein anderes geeignetes Stabilisierungsmittel weraen in solchen Mengen zur Schaumerzeugung zugeführt, um eine schäumungsfähige Mischung zu erzeugen. Eine solche geeignete schäumbare Mischung kann z. B. in Gewichtsteilen, bezogen auf je 100 Teile, enthalten: etwa 0,1 bis 1 Teil eines organischen Schäummittels, z. B. des Natriumsalzes einer linearen Cn—Cie-Alkylbenzolsulfo-säuremischung. Die schäumbare Lösung und außerdem ein Gas, z. B. Luft, werden dem Schaumgenerator 22 zugeführt, in dem ein Schaum gebildet wird. Ein solcher Schaum hat vorzugsweise ein Gas-Flüssigkeit-Volumenverhältnis im Bereich von 3 bis 50:1. Der vorgeformte Schaum wird dann dem Rohrstrang über die Leitung 11 und durch ein Ventil 20 hindurch zugeführt und wird umgewälzt, um zur Säuberung des Bohrloches beizutragen.

Der lange Rohrstrang 13 wird dadurch gebildet, daß aufeinanderfolgend Bohrabschnitte miteinander verbunden weiden. Nach Ansetzen eines jeden Rohrabschnitts wird der Rohrstrang forijchreitend in das Bohrloch eingefahren. Der Rohrstrang i3 wird bis in eine Teufe eingefahren, in der das untere Ende des Rohrstranges den oberen Teil der Sand- oder Flüssigkeits-Zone 12 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wird ein in einer Verbindungsmuffe, siehe F i g. 2, angeordnetes Rückschlagventil 33, etwa ein Klappenventil, mit dem oberen Ende des Rohrstranges verbunden. Das Klappenventil 33 gestattet, daß Schaum durch den Rohrstrang abwärts in das Bohrloch hindurchgeht, um durch den Ringraum hindurch wieder aufzusteigen, verhindert jedoch, daß der Schaum den Rohrstrang 13 hinauf zurückfließt.

Für Bohrlochsäuberungsarbeiten hat es sich als wesentlich heraugestellt, während der Säuberungsarbeiten ein in Bewegung oder Ausdehnung befindliches Schaumsystem im Ringraum zu unterhalten, um Sand daran zu hindern, den Ringraum hinab zurückzufallen und sich um den Rohrstrang herum festzusetzen und diesen im Bohrloch festzuhalten. In früherer Zeit war eine fortwährende Umwälzung des Schaumes während der Zeit erforderlich, während der ein neuer Rohrabschnitt an das obere Ende des Rohrstranges angesetzt wurde. Die fortlaufende Schaumumwälzung machte jedoch besondere Ausrüstungsteile erforderlich. Deshalb kam man später auf den Gedanken, daß bei Benutzung eines Rückschlagventils, wie z. B. eines nach unten sich öffnenden Klappenventil 33 im oberen Ende des Rohrstranges 13, die Energie des Schaumes im Rohrstrang 13 die Bewegung des Schaumes im Ringraum während einer Zeitspanne aufrechterhält, die ausreichend lang ist. um einen Rohrabschnitt an das obere Ende des Rohrstranges anzusetzen, die Schaumleitunfe wieder anzuschließen und erneut Schaum umzuwälzen.

Die Energie, die erforderlich ist, um den Sand und Schaum im Ringraum in einem dynamischen Zustand zu halten, kann aus der Ausdehnung des Schaumes im unteren Teil des* Rohrstranges gewonnen werden, während der obere Teil des Rohrstranges abgesperrt ist, um einen Rückfluß des Schaumes zu verhindern. Es ist erforderlich, daß das obere Klappenventil 32 so hoch wie möglich in den Rohrstrang eingesetzt wird, nachdem das untere F.nde des Rohrstranges mit der Oberfläche der Flü",sigkeits- oder Sandzone 12 in Berührung steht. Falls erwünscht, kann das obere Klappenventil in den Rohrstrang eingesetzt werden unmittelbar bevor der Kontakt hergestellt wird. In keinem Fall sollte jedoch der Rohrstrang wesentlich

unter die obere Grenze der Sandzone eingefühlt und der Schaum umgewälzt werden, bevor ein Klappenventil in den Rohrstrang eingesetzt worden ist. Die Einfügung eines Klappenventils im oberen Teil eines Rohrstranges führt dazu, daß auch dann noch Schaum aus dem Ringraum austritt, wenn die Schaumeinführung über 4 Minuten nach Beendung der Schaumeinleitung durch das obere Ende des Stranges unterbrochen worden ist. Das Austreten dieses Schaums zeigt an, daß der Sand und die Flüssigkeit in dem Ringraum sich in einem dynamischen Zustand befinden und daher nicht zurück und den Ringraum hinabfallen können, wodurch ein Festsetzen des Rohrstranges verursacht würde. Bei tatsächlichen Feldversuchen, bei denen ein oberes Rückschlagventil, wie das Ventil 33, nicht an das obere Ende eines Rohrstranges angesetzt und der Schaum über eine ähnliche Zeitspanne angehalten worden war, saß der Rohrstrang im Bohrloch fest, da der Schaum zusammenbrach und Sand sich um das untere Ende des Rohrstranges festsetzte.

Vorzugsweise wird auch eine untere Rückschlagventileinrichtung in das untere Ende des Rohrstranges 13 eingebaut, etwa unmittelbar über der Bohrkrone 14. Der Rohrstrang weist demnach über der Bohrkrone 14 ein unteres, nach unten sich öffnendes Klappenventil 34 auf. Das untere Klappenventil verringert die Möglichkeit zu einer Verstopfung des Rohrstranges während des Einfahrens in das Bohrloch. Das untere Klappenventil 34 öffnet sich nach unten und ermöglicht dem Schaum, aus dem Rohrstrang auszufließen. Dieses untere Klappenventil kann die gleiche Bauweise wie das obere Klappenventil haben.

Fig. 2 und 4 zeigen Schnittansichten eines zur Alisführung der Erfindung bevorzugten Klappenventils. Nach Fig. 2 ist ein allgemein mit 33 bezeichnetes Klappenventil in einer Verbindungsmuffe 35 angeordnet, die an einer geeigneten Stelle in den Rohrstrang eingesetzt wird. z. B. zwischen den Rohrabschnitten 7 und 8. Das im Verbindungsstück 35 befindliche Klappenventil öffnet sich nach unten. Das Ventil weist pin πΙΙσ."!Τ!ί>!Γ. mhrfftrir.iirps ("!rhäti«· IF. n::f rfss mi!

Gewinde versehen ist, um es an der Innenwand des Verbindungsstückes 35 zu befestigen. Das rohrförmige Gehäuse bildet damit einen Durchgang durch das Verbindungsstück 35. Eine Klappe 40 ist vorgesehen, um den Durchfluß durch das Gehäuse 36 und damit durch das Innere des Rohrstranges zu sperren. Die Klappe 40 ist unter Verwendung von Federmitteln 41 so angeordnet, daß sie gewöhnlich geschlossen ist. Die Klappe öffnet sich bei einem nach unten gerichteten Druck. Eine O-Ringdichtung 27 bildet einen dichten Sitz für die Klappe im Schließzustand. Das Klappenventil 33 ermöglicht demnach ein Abwärtsfließen des Schaumes im Rohrstrang, sperrt jedoch den Rohrstrang gegenüber einem Aufwärtsfließen des Schaumes.

Für den Erfolg der mit Schaum durchgeführten Säuberungsarbeiten ist die Art des zu verwendenden Rückschlag- oder Klappenventils wichtig. Ein Klappenventil der in F i g. 2 und 4 dargestellten Art sich als sehr brauchbar bei Arbeiten erwiesen, bei denen die Einführung von Schaum abwärts in das Bohrloch hinein vorgesehen war. Dagegen hat sich gezeigt, daß Rückschlagventile, bei welchen der Schaum mit einer kritischen Geschwindigkeit durch eine Blende oder Düse hindurchlaufen muß, eine Trennung des Schaumes in eine Wasser- und eine oberflächenaktive Lösungsphase bewirken. Falls das Rückschlagventil demnach nicht in richtiger Weise ausgebildet ist. kann sich der Schaum zersetzen, so daß kein Schaum zum Ausschwemmen unerwünschter fester oder flüssiger Materialien aus dem Bohrloch zur Verfugung steht. Zum Beispiel sind Rückschlagventile mit einem Schaft

ί allgemein für den Zweck der Erfindung nicht verwendbar, da der Schaum bei Durchtritt durch die Drosselöffnung eine hohe Geschwindigkeit erreicht und sich deshalb zersetzt. Ein für die Erfindung brauchbares Rückschlagventil muß sich dadurch auszeichnen, daß es

κι einen verhältnismäßig ungehinderten Durchfluß des Schaumes durch das Ventil mit einem minimalen Druckabfall ermöglicht. Das Rückschlag- oder Klappenventil soll deshalb eine möglichst große Durchtrittsöffnung aufweisen. Auf jeden Fall muß die öffnung so bemessen sein, daß der Schaum bei seinem Durchtritt sich unterhalb einer kritischen Geschwindigkeit bewegt, bei der eine Trennung der Phasen eintritt. Ein Rückschlagventil nach Fig./ und 4 wurde erfolgreich bei Schaumarbeiten in einem Kuhrsl-nng benutzt, der

in einen Innendurchmesser von 2,5 Zoll hatte. Die Rückschlagventilöffnung hatte einen Innendurchmesser von 2 Zoll. Diese Anordnung arbeitet sehr gut. In einer anderen derartigen Anordnung wurde ein Rückschlagventil mit einem inneren öffnungsdurchmesscr von 0.75

2', Zoll mit Erfolg innerhalb eines Rohres von 0,97 Zoll Innendurchmesser verwendet. (I Zoll = 2,54 cm).

BesoI.Uers vorteilhaft wcden zwei Klappenventile in dem Rohrstrang benutzt, jedes Klappenventil soll dabei den hier beschriebenen Merkmalen entsprechen. F.ines

in der Klappenventile wird so naiie wie möglich zum unteren Ende des Rohrstranges angeordnet. Das andere Klappenventil wird in den Rohrstrang in der vorbeschriebenen Weise an einer möglichst hohen Stelle eingebaut, nachdem das untere Ende des Rohrstranges

π in den Bereich der Ansammlung von Flüssigkeit oder Strömungsmittel im Bohrloch eingetreten ist oder dabei ist. in diesem Bereich einzudringen. Beide Klappenventile öffnen sich nach unten. Die Schaumsäule, die sich zwischen den beiden Rückschlagventilen bei Untcrbrcchung der Schaumeinführung befindet, fließt aus dem i:rsfcrcrs Rückschlagventil in da; "nhrlnrh hinr-in unH sorgt genügend lange dafür, daß der Schaum in dem Bohrlochringraum seinen dynamischen Zustand behält, so daß eine neue Rohrlänge an den Rohrstrang angesetzt und darauf die Einführung von Schaum in das Bohrloch wieder aufgenommen werden kann.

Fig. 3 zeigt ein Abzugsventil, das benutzt werden kann, um Schaum aus einem Rohrstrang abzuziehen. Das Abzugsventil wird benutzt, wenn der Rohrstrang beim Ziehen aus dem Bohrloch auseinandergenommen wird. Falls das Verbindungsstück, welches das obere Rückschlagventil enthält, nur einfach von dem Rohrstrang abgeschraubt würde, würde der im unteren Teil des Rohrstranges befindliche, komprimierte Schaum freigesetzt werden und aus dem Oberteil des Rohrstranges austreten. Das Abzugventil dient dazu, die Klappe des Klappenventils zu öffnen und den Schaum in eine Abzugsleitung fließen zu lassen.

Das Abzugsventil besteht daher aus einem rohr nigen Teil 50 mit einem seitlichen Austrittsarm 51. Das obere Ende des Rohrteiles 50 ist mit einem Gewindeeinsatz 52 versehen, in den das Gewinde 55 eines Schaftes 53 eingreift Das untere Ende des Schaftes 53 ragt aus dem Boden des Rohrteiles 50 hervor und kann gegen eine Klappe eines Klappenventil stoßen und diese Klappe öffnen, wenn der Schaft mit dem Gewinde 55 abwärts geschraubt wird. Das untere Ende des Rohrteiles 50 ist mit einem Gewinde 56 versehen, das in

das entsprechende Gewinde des Verbindungsstückes eingeschraubt we/den kann, welches das Klappenventil enthält. Wenn daher Schaum aus einem Rohrstrang abgezogen werden soll, wird das Abzugsventil in das Verbindungsstuck mittels des Gewindes 56 eingeschravvi-1. Ein Abflußbehälter wird an den Arm 51 mittels des Gewindes 57 angeschlossen. Sodann wird der Schaft 53 in dem Gewinde des Teiles 52 nach unten gedreht, wodurch die Klappe des Klapnenventils geöffnet wird, der Schaum kann dadurch aus dem Rohrstrang durch den Seitenarm 51 abfließen.

In den Fig. 5 und 6 ist eine abgewandelte Ausführungsform einer bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren Einrichtung dargestellt. Ein in die Erde hineinführendes Bohrloch MO ist dargestellt, das in seinem unteren Abschnitt eine Ansammlung von 113 wieder aus aufeinanderfolgenden, miteinander verbundenen Rohrabschnitten. Nach Ansetzen jeweils eines Rohrabschnittes wird der Rohrstrang fortschreitend in das Bohrloch eingefahren. Der Rohrstrang 113 wird bis in eine Teufe gefahren, in der das untere Ende mit dem oberen Bereich der Sand- oder Flüssigkeitszone 112 in Berührung tritt. Zu dieser Zeit wird ein Klappenventil, das in einer Verbindungsmuffe 133, siehe Fig. 6. angeordnet ist, in das obere Ende des Rohrstranges eingebaut. Das Klappenventil ermöglicht, daß der Schaum im Rohrstrang nach unten in das Bohrloch gelangt und den Ringraum 108 hinaufsteigt, verhindert jedoch ein RückflieOen des Schaumes im Rohrstrang. Falls das Klappenventil mit der Verbindungsmuffe 133 im oberen Ende des Rohrstranges 113 angeordnet wird, genügt die Energie des Schaumes im

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allgemein durch das Bezugszeichen 112 angedeutet sind. Ein aus Einzelabschnitten zusammengesetztes Bohrrohrgcstänge 113 ist in das Bohrloch 110 bis zu einem Punkt eingefahren worden, an welchem das untere Ende des Bohrgestänges 113 gerade in die Sand-Flüssigkeit-Ansammlungszone 112 des Bohrloches eintritt. Das Bohrgestänge besteht aus einer Anzahl einzelner Rohrabschnitte 119, 130, 131 und 132. Die aufeinanderfolgenden Rohrabschnitte, welche den Rohrstrang bilden, sind miteinander verbunden und mittels einer Winde 114 in das Bohrloch eingefahren worden. Die Wim'·; weist einen Spülbohrkopf 121 auf, über den ein biegsamer Schaumschlauch 111 .in den obersten Rohrabschnitt des Gestänges 11.3 angeschlossen ist. Jeder Rohrabschnitt wird nach Aufsetzen auf dem Rohrstrang mittels der Winde so weil eingefahren, bis sein oberes Ende unmittelbar über den Abfangkeilen im Kragen 157 steht. An diesem Punkt werden die Keile eingesetzt, so daß der Rohrstrang im Bohrloch hängt, und die Winde und der Spülkopf werden von dem Rohrabschnitt 119 abgetrennt, worauf ein neuer Rohrabschnitt aufgenommen und auf den Rohrabschnitt 119 in den Keilen aufgesetzt wird. Nach diesem Vorgang werden die Winde und der Spülkopf 121 mit dem oberen Ende des neuangeschlossenen Rohrabschnittes verbunden, worauf der Rohrstrang dann tiefer in das Bohrloch eingefahren werden kann.

Die Einrichtung zur Einleitung von Schaum in das Bohrgestänge über die Leitung 111 weist einen Schaumerzeuger 122 auf, dem Druckgas über die Leitung 128 zur Erzeugung eines Wasser-Gas-Schaumes zugeführt wird. Wasser und ein Detergenzmittel und, falls erwünscht, eine konzentrierte Lauge oder ein anderes geeignetes Stabilisierungsmittel werden über die Leitungen 125, 126 und 127 in solchen Mengen zugeführt, daß im Mischer 124 eine schäumbare Lösung entsteht. Eine solche schäumbare Lösung kann z. B. in Gewichtsteilen, bezogen auf jeweils 100 Teile der Lösung, etwa 0,1 bis 1 Teile eines organischen Schäumungsmittels enthalten, z. B. das Natriumsalz einer linearen C12—Cie-Alkylbenzolsulfosäuremischung. Die schäumbare Lösung wird in den Schaumerzeuger 122 über die Leitung 123 eingespeist. Ein Gas, z. B. Luft, wird ebenfalls in den Generator 122 über die Leitung 128 eingeführt und ein Schaum erzeugt Ein solcher Schaum hat vorzugsweise ein Gas-Flüssigkeit-Voiumenverhältnis im Bereich von 3—50:1. Der so gebildete Schaum wird über die Leitung 111 und durch das Venti! 109 hindurch in den Rohrstrang eingeführt und durch das Bohrloch umgewälzt

Bei dieser Ausführungsform besteht der Rohrstrang Ringraum während einer Zeit aufrecht zu erhalten, die ausreicht, um einen Rohrabschnitt an das obere Ende des Rohrstranges anzusetzen, die Schaumleitung wieder anzuschließen und den Schaum erneut umzuwälzen. Die Energie, die erforderlich ist, um den Sand und den Schaum im Ringraum in einem dynamischen Zustand zu erhalten, wird demnach aus der Ausdehnung des Schaumes im unteren Teil des Rohrstranges gewonnen, wenn der obere Teil des Rohrstranges abgesperrt ist, um einen Rückfluß des Schaumes zu verhindern. Es ist deshalb erforderlich, das Klappenventil so hoch wie möglich in den Rohrstrang einzusetzen, unmittelbar nachdem das untere Ende des Rohrstranges mit der Oberfläche der Flüssigkeit- oder Sandzone 112 in Berührung getreten ist. Falls erwünscht, kann das Klappenventil in den Rohrstrang kurz vor Herstellung des Kontaktes eingesetzt werden. Auf keinen Fall soll jedoch der Rohrstrang merklich unter die Obergrenze der Sandzone gefahren und Schaum umgewälzt werden, bevor ein Klappenventil in den Rohrstrang eingebaut worden ist.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch ein abgewandeltes Klappenventil, das zur Ausführung des erfindungSEemäßen Verfahrens verwendet werden kann. Das Klappenventil ist in einer Verbindungsmuffe 133 angeordnet, die, siehe Fig. 5, z.B. zwischen den Rohrabschnitten 130 und 131 eingefügt werden kann. Das in der Verbindungsmuffe 133 enthaltene Klappenventil 134 weist einen allgemein rohrförmigen Körper 135 puf, der mit Ausnehmungen versehen ist, um eine Abwärtsbewegung der Klappe 140 zu ermöglichen. Dichtungen 136 und 137 gestatten eine Strömungsmitteldichte Verbindung zwischen der Außenseite des Rohrteiles 135 und der Innenseite der Verbindungsmuffe 133. Eine Schulter 138 ist in der Muffe 133 ausgebildet und dient als Sitz für den Rohrteil 135. Ein Stoßfänger 139 dämpft den Anschlag des Rohrteiles gegen die Schulter 138. Eine Klappe 140 ist vorgesehen, um den Durchfluß durch den Rohrteil abzusperren. Die Klappe 140 wird gewöhnlich durch elastische Mittel 141 geschlossen gehalten. Die Klappe wird durch den abwärts gerichteten Druck geöffnet. Ein Sitz 142 und ein O-Ring 127 sind vorgesehen, um einen dichten Sitz der Klappe in Schließstellung zu ermöglichen. Die obere Schulter 129 des Rohrteiles 135 ist mit Schützen 118 ausgebildet. Das Klappenventil 134 wird an der vorgesehenen Stelle im Rohrstrang durch die Schulter gehalten, die an dem Rohrabschnitt 130 vorgesehen ist Dadurch ermöglicht das Klappenventil 134 den Durchfluß von Schaum durch den Rohrstrang abwärts und sperrt gegenüber einem im Rohrstrang aufwärtsfließenden Schaum.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 909 683/61

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Spülen eines Bohrlochs mittels eines Schaumspülmittels zwecks Entfernung von Material, wie Sand und/oder Flüssigkeit, unter Verwendung eines in das Bohrloch einzufahrenden und mindestens ein Rückschlagventil enthaltenden Rohrstranges, durch den hindurch das Spülmittel abwärts und durch den Ringraum zwischen Rohrleitung und Bohrlochwand wieder aufwärts umgewälzt wird, wobei das Rückschlagventil ein Rückströmen des Spülmittels während des Ansetzens weiterer Rohrtouren verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß die Fließgeschwindigkeit des Schaumspülmittels beim Passieren des Rückschlagventils auf einen Wert beschränkt wird, der unterhalb einer eine Trennung der Phasen verursachenden kritischen Geschwindigkeit liegt.