DE4491017C2 - Verfahren zur Fertigstellung eines Bohrlochs unter Einbringen einer Kiesschüttung neben einer Formation in dem Bohrloch - Google Patents

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.