DE69019709T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Stimulation einer Untergrundformation durch Injektion eines Fluids aus einer benachbarten Schicht, die durch eine eine niedrigpermeable Zwischenschicht durchquerende Bohrung mit ersterer verbunden ist. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stimulieren einer unterirdischen Zone durch verzögerte Injektion von Fluid unter Druck, das aus einer benachbarten Zone stammt, die man mit der ersten vermittels eines abgelenkten Drains, das eine sehr wenig permeable Zwischenschicht durchsetzt, verbindet. Im ganzen folgenden Text bezeichnet man mit "abgelenktem Drain" jede Bohrung, von der wenigstens ein Teil horizontal oder wenig bezüglich der Horizontalen geneigt ist.
• Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht es insbesondere, die Produktion einer erdölführenden Zone, die von einer darunter befindlichen ein Fluid unter Druck enthaltenden Zone, beispielsweise einer wasserführenden oder ggf. erdölführenden Zone getrennt ist, zu stimulieren.
• Verschiedene Fachleuten wohl bekannte Techniken werden verwendet, um die Produktion der erdölführenden Schichten zu stimulieren. Eine hiervon besteht im wesentlichen darin, ein Fluid unter Druck in die in Produktion befindliche Formation zu injizieren, welche in der Lage ist, das Erdöl zu drainieren, das in den Gesteinen wegen seiner Viskosität stagniert.
• Die US-A-2 736 381 betrifft die Stimulation einer Formation durch In-Verbindung-Setzen mit einer darunter befindlichen Zone über ein vertikales Bohrloch und Produktion durch ein anderes vertikales Bohrloch, das seitlich bezüglich des ersten versetzt ist und durch Trennschichten gebohrt wurde.
• Die US-A-2 856 000 zeigt eine Anwendung der Stimulationstechnik einer erdölführenden Formation durch geregeltes In-Verbindung-Setzen mit einer darunter befindlichen Zone, welche Fluide bei einem höheren Druck einschließt. Zwei Bohrlöcher werden gebohrt, ein erstes dient für das In-Produktion-Stellen der oberen Zone, das zweite Bohrloch zur In-Produktion-Stellung der unteren Zone. Das zweite Bohrloch ist ausgestattet mit Trennmitteln, die es ermöglichen, die flüssigen und die gasförmigen Abströme zu trennen und diese letzteren in die obere Zone zu injizieren, um die Produktion durch das andere Bohrloch zu stimulieren. Die verzögerte Verbindung der beiden Zonen wird vorgenommen, indem man das Casing in Höhe der beiden Formationen perforiert.
• Das verwendete Fluid ist beispielsweise Wasser unter Druck, das über Drains injiziert wird, die durch die Formation gebohrt wurden. Es kann sich um Wasser handeln, das in der Tiefe, im Produktionsbecken selbst in Form einer wasserführenden darunter befindlichen Lage existiert.
• Bei verschiedenen Beckentypen befindet sich die wasserführende Lage in der erdölführenden Zone und ist von dieser durch eine sehr gering permeable Schicht getrennt, insbesondere wegen des Vorhandenseins schwerer kohlenwasserstoffhaltiger und sehr viskoser Produkte ("tarmat"). Man kann in Betracht ziehen, dieses darunter befindliche Wasser zu verwenden, um die Produktion einer erdölführenden Schicht zu stimulieren. Da die Wasserlage auf einer Tiefe größer als die der erdölführenden Schicht lokalisiert ist, ist ihr Druck größer. Die wenigstens teilweise Erschöpfung der Produktionszone hat zur Wirkung, den Überdruck des Wassers in der darunter befindlichen Lage oder Schicht bezogen auf die beiden Fluide der oberen Zone zu steigern. Die evtl. Injektion in die erdölführende Schicht dieses Wassers im Überdruck muß es ermöglichen, das Öl zu drainieren und die Produktion zu begünstigen.
• Stimulationsversuche der Produktionszonen, die über den wasserführenden Schichten lagen, haben bisher nicht zu den erwarteten Resultaten geführt. Bohrlöcher oder vertikale Drains wurden durch die erdölführende Zone derart gebohrt, daß die erdölführende Lagerstätte in Verbindung mit der Wasserschicht gesetzt wurde. Man hat jedoch festgestellt, daß diese Art von Bohrung im wesentlichen Wasser produzierte. Man kann dieses negative Ergebnis durch die Tatsache erklären, daß das Wasser der Schicht die Tendenz hat, direkt gegen die Oberfläche über das so erzeugte Bohrloch zu entweichen anstatt in die erdölführende Formation einzudringen. Dieses Phänomen währt fort, wenn man in das Bohrloch ein Verschließorgan absenkt, da das Wasser der Schicht die Tendenz hat, es durch die umgebenden Formationen zu umgehen. Ein eventuelles Verschließen des Bohrlochs an der Oberfläche führt zu einer gewissen Diffusion des Wassers in der erdölführenden Schicht. Die Ergebnisse sind jedoch nicht sehr signikativ, da das Volumen der Lagerstätte, in die das Wasser eingedrungen ist, relativ gering bleibt.
• Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht es, die Produktion einer unterirdischen Schicht durch verzögerte Injektion eines Fluids zu stimulieren, das aus einer benachbarten Zone stammt, die von der ersten durch eine wenig permeable Zwischenzone getrennt ist, indem die oben genannten Nachteile vermieden werden.
• Es umfaßt:
• - Das Bohren wenigstens eines abgelenkten mit einem Ausbaurohr ausgestatteten Drains durch die unterirdische Zone, die Zwischenzone und die benachbarte Zone hindurch, wobei der diese unterirdische Zone durchsetzende Teil des Drains sehr stark bezüglich der Vertikalen über wenigstens einen Teil seiner Länge abgelenkt ist, wobei das Ausbaurohr mit einem ersten Block zum intermittierenden Verschließen versehen ist, der in dem die Zwischenschicht durchsetzenden Teil des Rohres angeordnet ist und mit einem zweiten Block zum intermittierenden Verschließen, der in den Teil des Rohres oberhalb der Zwischenschicht angeordnet ist; und
• - das verzögerte In-Verbindung-Setzen vermittels des Drains der benachbarten Zone und der unterirdischen Zone durch Einwirkung auf den ersten Verschlußblock, derart, daß die Drainage dieser unterirdischen Zone durch dieses Fluid unter Druck begünstigt wird.
• Es zeichnet sich dadurch aus, daß man den zweiten Schließblock in Höhe der unterirdischen Zone in eine Zwischenposition bringt, um eine Injektionszone von einer Produktionszone zu trennen.
• Das Verfahren umfaßt beispielsweise das Bohren eines abgelenkten Drains, der durch eine erdölführende Zone einer Zwischenzone und eine wasserführenden Zone gebohrt ist.
• Das Verfahren umfaßt auch beispielsweise das Durchbohren eines abgelenkten Drains durch eine erdölführende Zone einer Zwischenschicht und eine zweite darunter befindliche erdölführende Zone hindurch.
• Der Drain wird beispielsweise durch eine sehr wenig permeable Zwischenschicht gebohrt. Er kann auch durch eine nicht erdölführende Zwischenschicht hindurch gebohrt werden.
• Eine vorteilhafte In-Produktions-Stellung wird erhalten durch diesen Verschluß des Drains in seinem abgelenkten Teil, der durch die unterirdische Zone gebohrt ist, wobei wenigstens ein Teil des Drains ein Produktionsbohrloch darstellt.
• Mit einem einzigen Drain kann man zwei Funktionen erfüllen, das verzögerte oder verschobene In-Verbindung-Setzen der Formation mit dem Stimulationsfluid und das Sammeln der erdölführenden Abströme, welche durch die Stimulation befreit wurden auf dem Niveau, wo der Drain die Formation durchsetzt.
• Die Vorrichtung zur Durchführung umfaßt ein Ausbaurohr, das in einem abgelenkten Drain angeordnet ist, der die unterirdische Zone und die benachbarte Zone verbindet, wobei dieses Rohr ein erstes Längsstück und ein zweites Längsstück umfaßt, die jeweils mit Öffnungen auf dem Niveau jeder dieser Zonen versehen sind, wobei ein erster Schließblock in dem Rohr in Höhe der Zwischenschicht und ein zweiter Verschließblock, um wenigstens zum Teil das Rohr abzugrenzen, angeordnet ist. Sie zeichnet sich dadurch aus, daß das Rohr in seinem die unterirdische Zone durchsetzenden Teil ein drittes mit Öffnungen versehenes Längsstück umfaßt, wobei dieser andere Teil seitlich bezüglich des zweiten Teils in der unterirdischen Zone versetzt ist und der zweite Schließblock im Rohr zwischen dem ersten und dem zweiten Teil der unterirdischen Zone angeordnet ist.
• Die Injektion von Fluid unter Druck in eine unterirdische Zone, beispielsweise eine erdölführende Lagerstätte, deren Innendruck aufgrund der Tatsache der Produktion verringert ist, durch verzögertes Öffnen des geneigten zweckmäßig begrenzten Drains zur Verhinderung, daß das Fluid gegen die Oberfläche entweicht, hat zur Folge, daß das Öl gegen die Produktionsbohrlöcher getrieben wird. Die Verwendung eines abgelenkten Drains (horizontal oder gering gegen die Horizontale geneigt) ermöglicht es, daß das Volumen, das von dem injizierten Fluid eingenommen wurde, erhöht wird. Wenn die benachbarte Zone eine aktive wasserführende Zone ist, d.h. die dauernd durch Wassereintritte nachgespeist wird, erfährt der Injektionsdruck keinerlei merklichen Druckabfall während der gesamten Drainphase. Der Erfolg wird in dauerhafterer Weise erhalten.
• Weitere Merkmale und Vorteile des Verfahrens nach der Erfindung ergeben sich aus dem Lesen der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform, die als nicht begrenzendes Beispiel beschrieben wurde, und zwar mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen:
• - Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch eine Erdölproduktionszone zeigt, die über einer Zone lagert, die ein Fluid unter Druck enthält, beispielsweise einer wasserführenden Zone sowie einer Realisationsweise für das Verfahren nach der Erfindung.
• Die erdölführende Zone Z1 erzeugt Erdöl über wenigstens ein Produktionsbohrloch P1. Dieses Bohrloch kann vertikal wie in Fig. 1 gezeigt, sein oder kann auch ggf. horizontal sein. In gewissen Becken unterhalb der erdölführenden Zone Z1 und getrennt von dieser durch eine sehr wenig permeable Schicht L, befindet sich eine benachbarte Zone, die ein Fluid unter Druck einschließt. Der Druck dieses Fluids ist größer als der in der Produktionszone Z1 herrschende aufgrund der Tatsache, daß die benachbarte Zone sich auf größerer Tiefe befindet, jedoch besonders aufgrund der Tatsache der teilweisen Erschöpfung der erdölführenden Zone, was aus ihrer Ausbeutung resultiert. Dieses Fluid kann Wasser oder auch ein Erdölfluid sein. Wenn die benachbarte Zone wasserführend ist, ist sie im allgemeinen vom aktiven Typ, d.h. sie wird durch äußere Wasserzutritte gespeist und der Druck der hierin herrscht, bleibt im wesentlichen konstant. Die Zwischenschicht L kann beispielsweise eine Zone sein, die fast impermeabel wegen des Vorhandenseins kohlenwasserstoffhaltiger sehr schwerer und viskoser Produkte gemacht wurde. Diese Schicht L kann auch von einem nicht erdölführenden Typ sein.
• Das Verfahren nach der Erfindung umfaßt das Bohren von der Oberfläche S aus eines abgelenkten Drains D, derart, daß die erdölführende Zone Z1 horizontal oder gemäß einem bezüglich der Horizontalen gering geneigten Winkel durchsetzt wird. Die Bohrrichtung wird derart abgebogen, daß der Drain die wenig permeable Schicht L durchsetzt und in die benachbarte Schicht Z2 eintritt. Ist der Drain gebohrt, so ist er mit einem Ausbau oder Casing C über seine gesamte Länge versehen. Schließmittel von an sich bekannter Art ermöglichen es, in dichter Weise den Ringraum zwischen dem Casing und dem Drain auf dem Niveau der Schicht L beispielsweise zu schließen. Über wenigstens einen Teil 11 seiner Länge, dort wo es die Produktionszone durchsetzt, ist das Casing C mit seitlichen Öffnungen O1 versehen, die die durchsetzten Formationen in Verbindung mit dem Inneren des Ausbaus oder Casings C setzen. In der gleichen Weise ist wenigstens ein Teil d2 von Ausbau oder Casing C in seinem durch die benachbarte Zone Z2 gebohrten Teil auch mit seitlichen Öffnungen O2 versehen. Ist der Ausbau C an seinen Ort verbracht wird eine Verschließvorrichtung BP von dem den Fachleuten unter dem Namen "bridge plug" bekannten Typ in den Drain bis in die Zwischenschicht L abgesenkt. Von der Oberflächeninstallation aus betätigt man vermittels einer nicht dargestellten Betätigungs-Steuervorrichtung den ersten Schließblock BP derart, daß die gesamte Verbindung zwischen den Zonen Z1 und Z2 geschlossen ist.
• Der Drain kann in jedem Augenblick vor der In-Produktionsnahme der erdölführenden Schicht Z1 oder ggf. während der Produktionsperiode gebohrt werden.
• Entsprechend der Ausführungsform der Fig. 1 wird der Drain D derart ausgebildet, daß er als Produktionsbohrloch verwendet werden kann. Hierzu ist der Ausbau C in seinem abgelenkten die Produktionszone durchsetzenden Teil mit einem anderen Längsstück d3, das mit seitlichen Öffnungen O3 versehen ist, ausgestattet. Ggf. ist dieser andere Ausbauteil d3 mehr oder weniger unter Abstand von dem Teil d1 angeordnet, über den aus der Zone Z2 stammendes Wasser eintreten kann und seitlich zu dieser versetzt. Zwischen den beiden alle beide in die Zone Z1 offenen Teilen d1 und d3 ist ein Schließorgan B1 angeordnet, dessen Schließung von der Oberflächeninstallation aus in der gleichen Weise wie die Schließvorrichtung BP ausgelöst werden kann.
• Während der Produktionsperiode, wenn eine Stimulation der Produktion notwendig ist, öffnet man die Schließvorrichtung BP und schließt das Organ B1 wieder, derart, daß der Drain D begrenzt wird. Das aus der darunter befindlichen Zone Z2 stammende Wasser dringt in die Produktionszone Z1 über die Öffnungen des Teils d1 ein und treibt das Öl gegen den Teil d3 des gegen das äußere Medium offenen Ausbaus c.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht es so, das auf der Tiefe verfügbare Hochdruckfluid besser zu Zwecken der Stimulation der Erdölproduktion auszunützen.

Claims (6)

1. Verfahren zum Stimulieren der Produktion einer unterirdischen Zone (Z1), die von einer benachbarten ein Fluid unter Druck enthaltenden Zone (Z2) durch eine Zwischenzone (L) getrennt ist, umfassend:

- das Bohren wenigstens eines abgelenkten mit einem Ausbaurohr (C) ausgestatten Drains (D), durch die unterirdische Zone, die Zwischenschicht und die benachbarte Zone hindurch, wobei der diese unterirdische Zone durchsetzende Drain sehr stark bezüglich der Vertikalen über wenigstens einen Teil seiner Länge abgelenkt ist, das Ausbaurohr mit einem ersten Block zum intermittierenden Verschließen (BP), der in dem die Zwischenschicht (L) durchsetzenden Rohrteil oder Rohrstück, angeordnet ist und mit einem zweiten Block (B1, B0) zum intermittierenen Verschließen versehen ist, der in dem Teil des Rohres (C) oberhalb der Zwischenschicht angeordnet ist und

- das verzögerte In-Verbindung-Setzen der benachbarten Zone (Z2) und der unterirdischen Zone (Z1) vermittels des Drains durch Einwirken auf den ersten Schließblock, derart, daß die Drainage dieser unterirdischen Schicht durch dieses Fluid unter Druck begünstigt ist; wobei das Verfahren sich dadurch auszeichnet, daß man den zweiten Schließblock in Höhe der unterirdischen Schicht in einer Zwischenposition anordnet, um eine Injektionszone (d1) von einer Produktionszone (d3) zu trennen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgelenkte Drain durch eine erdölführende Zone, eine Zwischenzone und eine wasserführende Zone hindurch gebohrt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgelenkte Drain (D) durch eine erdölführende Zone, eine Zwischenschicht und eine darunter befindliche erdölführende Zone hindurch gebohrt wird.

4. Verfahren nach einem der vorliegenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drain durch eine sehr wenig permeable Zwischenschicht hindurch gebohrt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der abgelenkte Drain durch eine Erdöl-nicht-führende Zwischenschicht gebohrt wird.

6. Vorrichtung zum Stimulieren der Produktion einer unterirdischen Zone (Z1), die von einer benachbarten Fluid, unter einem Druck höher als dem der erdölführenden Zone enthaltenden Zone durch eine sehr wenig permeable Schicht (L) getrennt ist, die ein Ausbaurohr (C) umfaßt, das in einem abgelenkten Drain, der die unterirdische Zone und die benachbarte Zone verbindet, angeordnet ist, wobei dieses Rohr (C) ein erstes und ein zweites Längsstück (d1, d2), die mit Öffnungen (O1, O2) jeweils in Höhe jeder dieser Schichten versehen sind, einen ersten Schließblock (BP) in dem Rohr in Höhe der Zwischenschicht und einen zweiten Schließblock (B0) umfaßt, um wenigstens einen Teil dieses Rohres (C) zu begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (C) in seinem die unterirdische Zone (Z1) durchsetzenden Teil ein drittes mit Öffnungen (O3) versehenes Längsstück (d3) umfaßt, wobei dieses andere Stück oder dieses andere Teil seitlich bezogen auf das zweite Stück oder den zweiten Teil (d2) in der unterirdischen Zone versetzt ist und der zweite Schließblock (B1) in dem Rohr (C) zwischen dem ersten und zweiten Teil der unterirdischen Zone (Z1) angeordnet ist.