DE4491017C2 - Verfahren zur Fertigstellung eines Bohrlochs unter Einbringen einer Kiesschüttung neben einer Formation in dem Bohrloch - Google Patents
Verfahren zur Fertigstellung eines Bohrlochs unter Einbringen einer Kiesschüttung neben einer Formation in dem BohrlochInfo
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Abstract
Verfahren zur Fertigstellung eines Bohrlochs, bei dem eine Kiesschüttung in Nachbarschaft zu einer Formation im Bohrloch eingebracht wird. Man läßt ein Fluidverlust-Mittel vor dem Einbringen der Kiesschüttung in das Bohrloch fließen, um eine Sperre gegen ein Fließen in und/oder aus der Formation zu bilden. Sodann wird ein Sieb in das Bohrloch abgesenkt und in Nachbarschaft zur Formation positioniert. Man läßt eine Kiesaufschlämmung, die ein Entfernungsmittel enthält, in das Bohrloch fließen, um Kies abzulagern. Das Entfernungsmittel kontaktiert die Durchflußsperre und löst oder zerkleinert diese, wodurch während der Plazierung des Kieses eine Öffnung für Fließvorgänge in die Formation erreicht wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigstellung eines Bohrlochs unter Einbringen einer
Kiesschüttung neben einer Formation in dem
Bohrloch.
Bei der Förderung von Kohlenwasserstoffen oder dergl. aus
losen oder unverfestigten und/oder gebrochenen unterirdischen
Formationen ist es nicht ungewöhnlich, daß große Volumina an
teilchenförmigem Material (z. B. Sand) zusammen mit den ge
förderten Fluiden in die Formationen strömen. Es ist bekannt,
daß diese teilchenförmigen Produkte üblicherweise verschie
dene Schwierigkeiten hervorrufen und zur Gewährleistung einer
wirtschaftlichen Förderung unter Kontrolle gehalten werden
müssen. Die vermutlich gebräuchlichste Technik zur Kontrolle
der Förderung von teilchenförmigen Produkten (z. B. Sand) aus
einem Bohrloch besteht in der üblicherweise als "Kiesschüt
tung" bezeichneten Technik.
Bei einer typischen Kiesschüttung wird ein Sieb in das
Bohrloch an einem Arbeitsstrang und neben der fertigzustel
lenden unterirdischen Formation, z. B. einer Förderformation,
abgesenkt. Teilchenförmiges Material, das mit einem Sammelbe
griff als Kies bezeichnet wird, und eine Trägerflüssigkeit
werden sodann als Aufschlämmung im Arbeitsstrang nach unten
gepumpt, wo sie dann durch ein "Rohrformstück" oder dergl.
über dem Sieb austritt und zwischen dem Sieb und der Bohr
lochverrohrung oder dem offenen Loch (je nach den Gegebenhei
ten) nach unten fließt. Die Trägerflüssigkeit in der Auf
schlämmung fließt normalerweise in die Formation und/oder in
die Öffnungen im Sieb, die ihrerseits so bemessen sind, daß
ein Durchfließen von Kies verhindert wird. Dies führt dazu,
daß der Kies im Ringraum um das Sieb abgesetzt oder "ausge
siebt" wird, wo er sich unter Bildung der Kiesschüttung sam
melt. Der Kies weist seinerseits solche Abmessungen auf, daß
er eine durchlässige Masse bildet, die ein Strömen der geför
derten Fluide durch die Masse und in das Sieb ermöglicht,
während es den Strom von etwaigen, mit den Formationsfluiden
geförderten teilchenförmigen Produkten blockiert.
Ein Problem, das bei der Kiesschüttung eines Bohrlochs
auftritt, entsteht durch Verwendung von typischen "Bohr
lochfertigstellungsfluiden" im Bohrloch, während eine Kies
schüttung eingebracht wird. Beispielsweise kann der
"Bohrschlamm", der beim Bohren eines Bohrlochs verwendet
wird, durch ein hochdichtes Bohrlochfertigstellungsfluid, z.
B. durch eine "schwere Salzlösung" ersetzt werden, um Hoch
druckzonen im Bohrloch während dessen Verrohrung und Perfo
rierung unter Kontrolle zu halten. Außerdem bilden die Fer
tigstellungsfluide keinen "Filterkuchen", wie es bei den mei
sten Bohrschlämmen der Fall ist, die die Perforationen nach
deren Bildung in der Bohrlochverrohrung verstopfen könnten,
deren Entfernung nach Einbringen der Kiesschüttung äußerst
schwierig wäre.
Hochdichte Bohrlochfertigstellungsfluide (z. B. Zinkbro
mid-Salzlösungen) werden zwar routinemäßig in den meisten
Bohrlöchern eingesetzt, sind aber sehr teuer und müssen nach
ihrem bestimmungsgemäßen Einsatz zurückgewonnen werden, um
derartige Fluide in wirtschaftlicher Weise einzusetzen.
Ungünstigerweise besteht jedoch aufgrund der Dichte oder des
"Gewichts" dieser Fertigstellungsfluide immer die echte
Gefahr, daß erhebliche Volumenanteile (wenn nicht die Gesamt
heit) dieser Fluide innerhalb des Bohrlochs während der Fer
tigstellung einer Bohrung unter Eintritt in die Formation
"verloren" gehen. Es kann nämlich der Druck aufgrund der
Druckhöhe der Fertigstellungsflüssigkeit im Bohrloch größer
als der Druck in der Formation sein, was bewirkt, daß die
Fertigstellungsflüssigkeit aus dem Bohrloch in die Formation
fließt, wo sie "verloren" geht und nicht zurückgewonnen wer
den kann.
Um den Verlust von teuren Fertigstellungsfluiden in eine
Formation zu verhindern, ist es bei der Fertigstellung eines
Bohrlochs üblich, zusammen mit dem Fertigstellungsfluid
"Fluidverlust"-Mittel einzusetzen. Während ein "Fluidver
lust"-Mittel, wie Benzoesäureflocken, durch die Ver
rohrungsperforationen in eine Formation fließen, bildet das
Mittel eine Sperre, die das weitere Durchfließen von Fluid,
d. h. dem teuren Fertigstellungsfluid, blockiert. Da jedoch
die Formation letztendlich durch die gleichen Perforationen
zuruckgefördert werden muß, müssen offensichtlich die durch
das Fluidverlust-Mittel gebildeten Sperren aus den Perfora
tionen entfernt werden, nachdem das Bohrloch mit einer Kies
schüttung versehen und für die Förderung fertiggemacht worden
ist.
Bei bekannten Bohrlochfertigstellungen bleiben die Perfo
rationen beim Einbringen einer Kiesschüttung in ein Bohrloch,
bei dem die Perforationen durch ein Fluidverlust-Mittel
blockiert worden sind, in blockiertem Zustand, während der
Kies eingebracht wird. Demgemäß kann das Trägerfluid der
Kiesaufschlämmung nur durch die Öffnungen im Sieb fließen. Da
die Aufschlämmung nicht durch die blockierten Perforationen
fließen kann, wird kein Kies in den Perforationen selbst ab
gelegt, wodurch die Kiesschüttung nicht das gewünschte Maß
erreicht.
Nachdem der Kies an Ort und Stelle eingebracht ist, wird
ein Entfernungsmittel, wie geliertes Diesel, im Bohrloch nach
unten und in die Kiesschüttung gepumpt, um einen Kontakt und
eine Reaktion mit dem Fluidverlust-Mittel in den Perforatio
nen mit dem Zweck herbeizuführen, die Perforationen wieder
für den Durchfluß zu öffnen. Es wird angenommen, daß ungün
stigerweise das Entfernungsmittel zunächst die Fluidverlust-
Sperre in den obersten Perforationen kontaktiert und diese
entfernt, bevor es die Möglichkeit hat, sämtliche Perforatio
nen in der Verrohrung zu erreichen. Nachdem die Durchfluß
sperren aus den oberen Perforationen entfernt worden sind,
nimmt das Entfernungsmittel den Weg des geringsten Wider
stands und fließt durch die offenen, oberen Perforationen in
die Formation. Somit bleiben die unteren Perforationen wäh
rend der Förderung blockiert.
Beim "Entfernungsmittel" handelt es sich um ein Material,
das mit dem Fluidverlust-Mittel unter Auflösen oder Zerklei
nern der Durchflußsperren in den Perforationen reagiert.
Durch direktes Einverleiben des Entfernungsmittels in die
Kiesaufschlämmung wirkt der Kies in der Aufschlämmung als
hervorragendes Umlenkungsmittel, indem er das Entfernungsmit
tel in sämtlichen Perforationen in Kontakt mit dem Fluidver
lust-Mittel bringt, wodurch im wesentlichen sämtliche Perfo
rationen für den Durchfluß geöffnet werden. Nachdem die Per
forationen offen sind, kann nunmehr die Kiesaufschlämmung
hindurchfließen und Kies ablagern, wodurch die Perforationen
"geschüttet" werden und die Wirksamkeit der Kiesschüttung er
heblich verbessert wird.
Bei der Fertigstellung eines Bohrlochs ist es häufig not
wendig, ein hochdichtes Bohrlochfertigstellungsfluid zu ver
wenden, um die Hochdruckzonen im Bohrloch "auszugleichen"
oder anderweitig unter Kontrolle zu halten. Um derart teure
Fluide, wie Zinkbromid-Salzlösungen, verwenden zu können, muß
das Fluid selbst zur Wiederverwendung zurückgewonnen werden.
Ungünstigerweise kann jedoch der Druck im Bohrloch aufgrund
der Druckhöhe des Fertigstellungsfluids erheblich größer als
der Formationsdruck sein, was dazu führen kann, daß das Fluid
aus dem Bohrloch in die Formation fließt, wo erhebliche
Volumenanteile an die Formation "verloren" gehen.
Um dies zu verhindern, stellt es eine übliche Praxis dar,
"Fluidverlust"-Mittel zusammen mit derartigen teuren Bohr
lochfertigstellungsfluiden einzusetzen, um ein Ausfließen in
die Formation zu blockieren und dadurch den Verlust des Bohr
lochfertigstellungsfluids zu verhindern. Derartige Mittel
sind bekannt (z. B. Benzoesäureflocken, vernetzte Hydroxy
ethylcellulose (HEC); pulverförmiges Calciumcarbonat und
dergl.) und stehen für diesen Zweck als Handelsprodukte zur
Verfügung. Es ist bekannt, daß diese Fluidverlust-Mittel eine
Sperre beim Durchströmen der Verrohrungsperforationen oder
dergl. bilden, die das Durchfließen von teurem Bohrlochfer
tigstellungsfluid blockieren kann, wodurch der Verlust dieses
Fluids in die Formation verhindert wird.
Die Verwendung eines Fluidverlust-Mittels bei der Fertig
stellung eines Bohrlochs bringt jedoch bestimmte Nachteile
mit sich, wenn eine Kiesschüttung in das Bohrloch eingebracht
werden soll. So verbleiben beim Einbringen einer typischen
Kiesschüttung in ein Bohrloch, in dem ein Fluidverlust-Mittel
zusammen mit einem Bohrlochfertigstellungsfluid verwendet
worden ist, üblicherweise zahlreiche Perforationen blockiert,
nachdem die Kiesschüttung sich an Ort und Stelle befindet.
Demgemäß wird in den Perforationen im wesentlichen kein Kies
abgelagert, da die in den Perforationen durch das Fluidver
lust-Mittel gebildeten, den Durchfluß blockierenden Sperren
verhindern, daß ein wesentlicher Anteil der Kiesaufschlämmung
hindurchfließt. Demgemäß liegt in den Perforationen selbst
keine Kiesschüttung vor, was in nachteiliger Weise den Wir
kungsgrad der gesamten Kiesschüttung beeinträchtigt und spä
ter bei der Förderung aus dem Bohrloch leicht zu Schwierig
keiten führt.
Es ist ersichtlich, daß es nach dem Einbringen der Kies
schüttung erforderlich ist, die Perforationen zu öffnen, um
die gewünschten Formationsfluide, z. B. Öl, in das Bohrloch
fließen zu lassen. Man läßt sodann ein Entfernungsmittel im
Bohrloch nach unten und durch den Kies fließen. Der hier ver
wendete Ausdruck "Entfernungsmittel" bezieht sich auf ein Ma
terial, das bei Kontakt mit einem teilchenförmigen Fluidver
lust-Mittel mit diesem reagiert, wobei die durch das Fluid
verlust-Mittel gebildete Durchflußsperre aufgelöst oder ver
kleinert wird und die Durchflußsperren in den Perforationen
verdrängt oder entfernt werden. Beispiele für typische Ent
fernungsmittel und entsprechende Fluid-Verlustmittel, die zu
sammen mit diesen eingesetzt werden können, sind: (a) ein
Entfernungsmittel aus einer gelierten Säure, wie Salzsäure,
das zur Umsetzung mit Fluidverlust-Mitteln, wie pulverförmi
gem Calciumcarbonat oder vernetzter HEC, verwendet werden
kann; (b) ein Entfernungsmittel aus geliertem Diesel oder
einem anderen leichten Kohlenwasserstoff (z. B. gefördertem
Kondensat), das zur Umsetzung mit einem Fluidverlust-Mittel,
wie Benzoesäureflocken, verwendet werden kann; und dergl. Auf
dem Gebiet der Bohrlochfertigstellung sind diese Fluidver
lust-Mittel und die entsprechenden Entfernungsmittel bekannt.
Wenn das Entfernungsmittel in die verdichtete Kiessäule,
die vorher um das Sieb abgeschieden worden ist, fließt,
fließt es nicht gleichmäßig durch den Kies. Es kontaktiert
vielmehr in den oberen Perforationen das Fluidverlust-Mittel
und reagiert mit diesem, wodurch diese Perforationen für den
Durchfluß geöffnet werden. Nachdem die oberen Perforationen
geöffnet sind, nimmt das Entfernungsmittel den Weg des ge
ringsten Widerstands und fließt durch die offenen Perforatio
nen in die Formation. Demgemäß fließt das Entfernungsmittel
nicht bereitwillig durch den Kies unter Kontaktaufnahme mit
den unteren Perforationen, die somit für einen Durchfluß ge
schlossen bleiben, was die Förderung aus dem Bohrloch nach
teilig beeinflußt.
Aus der US 5072791 ist ein Verfahren zum Stabilisieren einer
verschlammten unterirdischen Formation im Bereich eines
Bohrlochs vor dem Einbringen einer Kiesschüttung in das
Bohrloch bekannt. Dabei wird durch Einführen einer keine
zweiwertigen Ionen enthaltenden Spülflüssigkeit und dann
einer Stabilisierungsflüssigkeit, die mindestens ein
polyfunktionelles Polymer enthält, in das Bohrloch
verhindert, daß loses und schlammiges Material, z. B. Sand,
die Perforationen verstopft, welche vom Bohrloch aus in die
Formation hineinreichen und durch welche hindurch später das
gewünschte Produkt aus der Formation gefördert werden soll.
Nach diesem Stabilisieren werden in dem Bohrloch neben der
Formation ein Sieb positioniert und dann der Ringraum
zwischen dem Sieb und der Verrohrung mit einer Kiesschüttung
gefüllt. Das Entfernen eines Fluidverlust-Mittels aus der
Kiesschüttung ist in der Druckschrift nicht erwähnt.
Die US 3675717 beschreibt ein Verfahren zum Ausbilden einer
Kiesschüttung in einem Bohrloch innerhalb einer Formation mit
Überdruck. Die Kiesschüttung soll verhindern, daß beim
Fördern des gewünschten Produkts durch das Bohrloch auch Sand
aus der umgebenden Formation mitgefördert wird. Bei dem
Verfahren wird Kies in einer Kiesschüttungsflüssigkeit, die
ein feinverteiltes festes Beschwerungsmittel enthält,
suspendiert, und die Suspension beispielsweise in einen
Ringraum eingebracht, der ein in dem Bohrloch positioniertes
Sieb umgibt, um so die Schüttung aus Kies und
Beschwerungsmittel vollständig auszubilden. Erst nach der
Ausbildung der Kiesschüttung wird in einer gesonderten
Verfahrensstufe ein Lösungsmittel durch die Schüttung
hindurchgeleitet, um daraus das Beschwerungsmittel
herauszulösen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Fertigstellung eines Bohrlochs anzugeben, bei dem eine
Kiesschüttung um ein in dem Bohrloch angeordnetes Sieb herum
abgelagert und durch ein Fluidverlust-Mittel eine Sperre
gegen den Durchfluß in die benachbarte Formation gebildet
wird, wobei erreicht werden soll, daß das nachträgliche
Entfernen dieser Sperre einfacher und schneller geschieht als
im Stand der Technik, wie er beispielsweise in der US 3675717
beschrieben ist.
Diese Aufgabe löst die Erfindung durch das Verfahren gemäß
dem Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen des
Verfahrens sind in den Patentansprüchen 2 bis 6 angegeben.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein
Verfahren zum Einbringen einer Kiesschüttung neben
einer Formation in einem Bohrloch bereitgestellt, wobei
das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
- a) Einfließenlassen eines Fluidverlust-Mittels in Kontakt mit der Formation unter Bildung einer Sperre gegen den Durch fluß in die Formation;
- b) Positionieren eines Siebs im Bohrloch neben der Formation; und
- c) Einfließenlassen einer Kiesaufschlämmung in das Bohr loch und um das Sieb herum, um Kies um das Sieb herum abzulagern, wobei die Kiesaufschlämmung ein Entfernungsmittel umfaßt, das mit dem Fluidverlust-Mittel reagiert, um die Sperre gegen den Durchfluß in und aus der Formation zu entfernen, während der Kies um das Sieb herum plaziert wird.
Gemäß einer Ausführungsform enthält das Fluidverlust-Mit
tel vernetzte HEC und das Entfer
nungsmittel eine gelierte Säure.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält das Fluidver
lust-Mittel Calciumcarbonat und das Entfernungsmittel eine
gelierte Säure.
Diese gelierte Säure umfaßt vorzugsweise gelierte, ver
dünnte Salzsäure.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält das Fluidver
lust-Mittel Benzoesäureflocken und das Entfernungsmittel ge
liertes Diesel.
Vorzugsweise handelt es sich beim Bohrloch um ein verrohr
tes Bohrloch mit darin angebrachten Perforationen, wobei das
Fluidverlust-Mittel durch diese Perforationen fließt und in
Kontakt mit der Formation gelangt und wobei das Entfernungs
mittel mit dem Fluidverlust-Mittel reagieren kann, während
der Kies abgelagert wird, wodurch die Sperre entfernt wird
und die Perforationen für den Durchfluß geöffnet werden.
Dem Fachmann auf diesem Gebiet ist es geläufig, daß unter
dem hier verwendeten Ausdruck "Sieb" beliebige Typen von
Strukturen, z. B. ein Sieb, ein vorgepacktes Sieb, ge
schlitzte oder perforierte Verkleidungen und dergl., die rou
tinemäßig beim Einbringen einer Kiesschüttung in ein Bohrloch
verwendet werden, zu verstehen sind.
Durch Einverleiben des Entfernungsmittels direkt in die
Kiesaufschlämmung wirkt der Kies selbst als hervorragendes
Umlenkungsmittel für das Entfernungsmittel, während der Kies
um das Sieb herum eingebracht wird. Dadurch kann das Entfer
nungsmittel mit dem Fluidverlust-Mittel in sämtlichen Perfo
rationen in Kontakt kommen und dieses daraus entfernen, und
nicht nur in den oberen Perforationen, wie es gemäß dem Stand
der Technik der Fall war. Da ferner sämtliche Perforationen
geöffnet werden, wenn das Entfernungsmittel in Kontakt mit
dem darin vorliegenden Fluidverlust-Mittel kommt, kann die
Kiesaufschlämmung durch die jeweilige Perforation fließen,
während der Kies um das Sieb herum abgelagert wird. Während
die Trägerflüssigkeit in der Formation verloren geht, wird
der Kies aus der Aufschlämmung in den Perforationen selbst
abgelagert, was den Wirkungsgrad der einzubringenden Kies
schüttung erheblich verbessert.
Claims (6)
1. Verfahren zur Fertigstellung eines Bohrlochs unter Ein
bringen einer Kiesschüttung innerhalb einer Formation in
dem Bohrloch, wobei das Verfahren folgende Schritte
umfaßt:
- a) Einfließenlassen eines Fluidverlust-Mittels in Kon takt mit der Formation unter Bildung einer Sperre gegen den Durchfluß in die Formation;
- b) Positionieren eines Siebs im Bohrloch innerhalb der Formation; und
- c) Einfließenlassen einer Kiesaufschlämmung in das Bohrloch und um das Sieb herum, um Kies um das Sieb herum abzulagern, wobei die Kiesaufschlämmung ein Entfernungsmittel umfaßt, das mit dem Fluidverlust- Mittel reagiert, um die Sperre gegen den Durchfluß in die und aus der Formation zu entfernen, während der Kies um das Sieb herum plaziert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fluidverlust-Mittel
vernetzte Hydroxyethylcellulose und das Entfernungsmit
tel eine gelierte Säure enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fluidverlust-Mittel
Calciumcarbonat und das Entfernungsmittel eine gelierte
Säure enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die gelierte
Säure eine gelierte, verdünnte Salzsäure umfaßt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fluid-Verlust-
Mittel Benzoesäureflocken und das Entfernungsmittel
geliertes Diesel umfaßt.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
es sich bei dem Bohrloch um ein verrohrtes Bohrloch mit
Perforationen handelt und wobei man das Fluidverlust-
Mittel durch die Perforationen in Kontakt mit der
Formation fließen läßt sowie das Entfernungsmittel zur
Reaktion mit dem Fluidverlust-Mittel während der
Ablagerung des Kieses geeignet ist, wodurch die Sperre
entfernt wird und die Perforationen für den Durchfluß
geöffnet werden.
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