DE3115342A1

DE3115342A1 - Verfahren zur selektiven abdichtung von perforationen in schraegverlaufenden bohrlochauskleidungen

Info

Publication number: DE3115342A1
Application number: DE19813115342
Authority: DE
Inventors: Steven Ray 77459 Missouri City Tex. Erbstoesser
Original assignee: Exxon Production Research Co
Current assignee: ExxonMobil Upstream Research Co
Priority date: 1980-05-20
Filing date: 1981-04-15
Publication date: 1982-02-04
Also published as: NL8100777A; MY8500635A; AU7001781A; NO811036L; EG15207A; GB2076874B; US4287952A; FR2483003B1; GB2076874A; CA1147643A; FR2483003A1; AU534282B2

Description

Verfahren zur selektiven Abdichtung von Perforationen in schrägverlaufenden Bohrlochauskleidungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Ablenkung von Material in einem schrägverlaufenden Bohrloch, und im besonderen ein Verfahren zur Abdichtung einer bestimmten Gruppe von Perforationen in einer schrägverlaufenden Bohrlochauskleidung, wobei die übrigen Perforationen innerhalb der Auskleidung offen bleiben und in Verbindung mit der Formation stehen.

Es ist übliche Praxis, bei dem Einbringen von Öl- und Gasbohrungen das Bohrloch im Hinblick auf die Senkrechte schräg einzubringen. Wenn eine Bohrung bewußt von der vertikalen ab-

man

weicht, so bezeichnet/dies als Richtungsbohren · Richtungsbohren ist in verschiedenen Situationen erforderlich, wie z. B. : um eine Förderung von unzugänglichen Stellen zu ermöglichen, wie beispielsweise bewohnten Bereichen, unwirtlichen Umgebungen, unter Flüssen usw.5 um Bohrungen von küstennahen Plattformen einzubringen und um eine senkrechte Bohrung anzuschneiden, nachdem die ursprüngliche Bohrung in Wasser eingebracht war, oder Probleme im unteren Bereich des Bohrloches aufgetreten sind, so daß dieser Teil nicht mehr benutzt werden kann.

Es ist übliche Praxis, bei der Einbringung einer öl·* und Gasbohrung einschließlich der schrägverlaufenden Bohrungen

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einen Rohrstrang, der eis Bohrlochauskleidung bekannt ist, in das Bohrloch einzusetzen und Beton um die Außenseite der Auskleidung einzupumpen, um die verschiedenen Formationen, die von der Bohrung durchdrungen werden, zu isolieren. Um eine Flüssigkeitsverbindung zwischen einer Kohlenwasserstoff führenden Formation und dem Inneren der Bohrlochauskleidung herzustellen, wird die Bohrlochauskleidung und die Betonumhüllung an der Stelle der Formation perforiert. Die Perforationen innerhalb einer jeden Formation werden normalerweise bei 0°, 90°, 120° oder 180° eingebracht.

Während verschiedener Zeiten im Laufe der Lebensdauer der Bohrung kann es erstrebenswert sein, Zeitweise oder dauerhaft eine bestimmte Gruppe von Perforationen in einem Bereich der Bohrlochauskleidung zu verschließen, die in Verbindung mit bestimmten Zonen oder Formationen stehen. So ist es beispielsweise bei Wasserinjektionsbohrungen erstrebenswert, dauerhaft die bestimmte Gruppe von Perforationen zu verschließen, die mit der durchdringlichsten Zone in Verbindung stehen, nachdem das Wasser in dieser Zone in die Förderbohrung eingebrochen ist. Weiterhin kann es in manchen Fällen erstrebenswert sein, zeitweilig eine bestimmte Gruppe von Perforationen abzudichten, die mit einer ersten Zone in Verbindung stehen, die an eine Wasserader angrenzt, während eine Aufbrechbehandlung in einer zweiten Zone durchgeführt wird, die einen Abstand von der Wasserader besitzt. Es gibt auch andere Situationen, in welchen es erwünscht sein kann, selektiv eine bestimmte Gruppe von Per-

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forationen zu verschließen, die mit einer bestimmten Zone in Verbindung stehen, während die übrigen Perforationen innerhalb der Bohrlochauskleidung, die mit anderen Zonen in Verbindung stehen, offen bleiben sollen.

Ein bekanntes Verfahren zur selektiven Ableitung ist in der US-PS 4,194,561 beschrieben. Dieses Verfahren umfaßt die Verwendung von Absetzeinrichtungen zum Aufsetzen schwimmender Kugeldichtungen an bestimmten Stellen innerhalb der Bohrung. Diese Einrichtungen sind mit Anordnungen ausgerüstet zur Verhinderung des Aufwärtswanderns der schwimmenden Kugeldichtungen an der Aufsetzeinrichtunq vorbei. Die Kugeldichtungen werden auf die Perforationen aufgesetzt durch das innerhalb der Auskleidung abströmende Fluid und mittels der Einrichtung. Diese Einrichtungen werden normalerwase verwendet, um selektiv Perforationen abzudichten, die sich im tiefsten Bereich der Auskleidung befinden.

In Kenntnis dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, selektiv eine spezielle Gruppe von Perforationen, die sich irgendwo über den gesamten Bereich der Länge der Bohrlochauskleidung befindet, abzudichten.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale. Bezüglich bevorzugter Ausführungsformen wird auf die Merkmale der Unteransprüche verwiesen.

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Das Verfahren gemäß der Erfindung umfaßt im wesentlichen fünf Schritte. Bei dem ersten Schritt wird eine Anzahl von Perforationen in einen bestimmten Bereich der Bohrlochauskleidung eingebracht, der sich durch die spezielle Zone oder den Bereich der Zone erstreckt, der abgeschlossen werden soll.

Im wesentlichen alle diese Perforationen befinden sich auf der

entlang Oberseite oder der Unterseite des Bohrlochgehäuses/einer vorgestellten Vertikalebene, die sich im wesentlichen entlang der Längsachse der Bohrlochauskleidung erstreckt. Der zweite Schritt umfaßt die Perforation von anderen Bereichen der Bohrlochauskleidung mit einer Anzahl von Perforationen zur Herstellung einer Verbindung mit anderen Zonen. Diese Perforationen befinden sich auf dem Umfang in einem Abstand von der vorgestellten Ebene, wobei der Abstand ausreicht, um im wesentlichen zu verhindern, daß Ablenkungselemente, wie Kugeldichtungen oder teilchenförmiges Material, das durch die Bohrlochauskleidung in dem Trägerfluid abwärts geführt wird, und zwar entlang einer Strecke in der Nähe der Aus_ kleidung an der Ebene, sich auf diese Perforationen aufsetzt. Vorzugsweise besitzen diese Perforationen einen Umfangsabstand von der Ebene, die einen Winkel von mindestens etwa ausmacht. Der dritte Schritt umfaßt das Injizieren eines Trägerfluids, das ein Ableitungsmittel enthält, in die Bohrlochauskleidung, wenn es erwünscht ist, die Perforationen in dem speziellen Teil der Bohrlochauskleidung abzudichten. Wenn die Bohrlochauskleidung auf der Oberseite perforiert ist, wird ein Ablenkungsmittel ausgewählt, das eine Dichte

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besitzt, die geringer ist als diejenige des Trägerfluids. Wenn die Bohrlochauskleidung entlang der Unterseite perforiert ist, wird ein Ablenkungsmittel ausgewählt, dessen Dichte größer ist als diejenige des Trägerfluids. Der vierte Schritt umfaßt den Transport des Ablenkungsmittels durch die Bohrlochauskladung abwärts. Aufgrund des Dichteunterschiedes zwischen dem Ableitungsmittel bzw. den Ableitungselementen und dem Trägerfluid wird das Ableitungsmittel durch die Auskleidung entlang einer Wegstrecke abwärts geführt, die sich an der Oberseite oder der Unterseite der Auskleidung erstreckt und in der gedachten Vertikalebene liegt, die durch die Längsachse der Auskleidung verläuft. Während das Ablenkungsmittel durch die Bohrlochauskleidung nach unten gefördert wird, bewegt es sich an den Petforationen, die sich im Umfangsabstand von der gedachten Ebene befinden, aufgrund des Abstandes der Bewegungsbahn des Ablenkungsmittels und den im Abstand angeordneten Perforationen vorbei. Das Ablenkungsmittel umgeht die im Abstand angeordneten Perforationen, obwohl diese Perforationen Trägerfluid aufnehmen. Der fünfte Schritt besteht darin, daß das Trägerfluid, das das Ablenkungsmittel enthält, durch die vorbestimmten Perforationen geführt wird, die sich auf der Oberseite oder der Unterseite der Auskleidung befinden, um das Ablenkungsmittel auf die Perforationen aufzusetzen und selektiv abzudichten, die in dem speziellen Bereich der Bohrlochauskleidung liegen. Wenn das Ablenkungsmittel durch die Auskleidung abwärts geführt wird entlang der Oberseite oder der Unterseite der Aus-

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kleidung, umgeht es die im Abstand hiervon angeordneten Perforationen und setzt sich nur auf diejenigen Perforationen auf, die sich entlang der Unterseite oder der Oberseite der Auskleidung befinden.

Somit ist es gemäß der Erfindung möglich, selektiv eine spezielle Gruppe von Perforationen abzudichten, die sich in irgendeinem Bereich über die gesamte Länge der schrägverlaufenden Bohrlochauskleidung erstrecken. Dabei können die Perforationen, die mit einer bestimmten Zone oder mit bestimmten Bereichen der Formation in Verbindung stehen, entweder temporär oder dauerhaft während der Lebensdauer des Bohrloches abgedichtet werden.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele unter Bezugnahem auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigt im einzelnen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine schrägverlaufende Bohrung, die gemäß der Erfindung mit Perforationen versehen ist,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die schrägverlaufende Bohrung entlang der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie 3-3 der Fig. 1,

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Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie 4-4 der Fig. 1,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch die schrägverlaufende Bohrung gemäß Fig. 1, wobei schwimmende Kugeldichtungen durch die Bohrlochaüskleidung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eingeführt werden und

Fig. 6 einen Schnitt durch die schrägverlaufende Bohrung gemäß Fig. 1, wobei nicht-schwimmende Kugeldichtungen durch die Bohrlochauskleidung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung abwärts geführt werden.

Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil einer schrägverlaufenden Bohrung 10, die eine unterirdische Formation 12 durchdringt. Eine Bohrlochauskleidung 14 verläuft durch die Bohrung und wird durch eine Betonumhüllung 16 gehalten. Die Bohrlochauskleidung 14 besitzt eine Längsachse 22, die über deren gesamte Länge verläuft. Um eine Fluidverbindung zwischen der Formation und derr^ Inneren der Auskleidung zu schaffen, ist eine Anzahl von Perforationen 17 auf einer Seite der Auskleidung, Perforationen 18 auf der Oberseite der Auskleidung und Perforationen 20 auf der Unterseite der Auskleidung in die Auskleidung und die Betonumhüllung eingebracht. Während der Lebensdauer der Bohrung kann es er-

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streben? v;ert sein, die i erforationen 18 oder 20 abzudichten

In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die Bohrlochauskleidung 14 entlang der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1 dargestellt. Die Perforation 17 befindet sich auf einer Seite der Auskleidung 14 in einem Umfangsabstand von der gedachten Ebene 24, die im wesentlichen senkrecht verläuft und sich durch die Längsachse 22 der Auskleidung 24 erstreckt. Die Perforationen 17 sind bevorzugt in einem Umfangsabstand von der Ebene 24 um einen Winkel von mindestens etwa 3C ' angeordnet. In stärkerem Maße bevorzugt man, wenn die Perforationen 17 einen Abstand von der Ebene 24 um einen Winkel von etwa 60° bis etwa 90° besitzen.

In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch die Auskleidung 14 darge stellt entlang der Schnittlinie 3-3 der Fig. 1. Die Perforation 18 befindet sich auf der Oberseite der Auskleidung und liegt in der gedachten Ebene 24. In Fig. 4 ist ein weiterer Querschnitt durch die Auskleidung 14 entlang der Schnittlinie 4-4 der Fig. 1 dargestellt. Die Perforation 20 befindet sich auf der Unterseite der Auskleidung und liegt in der Ebene 24. Dem Sachverständigen auf diesem Gebiet der Technik ist klar, daß in der tatsächlichen Praxis die Winkel position der Perforationen 18 und 20 auf dem umfang leicht von der Vertikalebene abvjeichen kann, wobei jedoch die Bohrlochauskleidung so perforiert werden sollte, daß die Perforationen 18 und 20 zumindest im wesentlichen an der Vertikalebene anliegen.

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Der verbleibende Bereich der (nicht dargestellten) Auskleidung kann an anderen Stellen über ihre Länge perforiert sein, dort, wo es erstrebenswert ist, eine Fluidverbindung mit der Formation herzustellen. Diese Perforationen sollten jedoch vorzugsweise einen Umfsngsabstand von der Ebene 24 um einen Winkel von mindestens etwa 30° besitzen.

Die Perforationen auf der Oberseite oder der Unterseite der Auskleidung können mit verschiedenen Vorrichtungen eingebracht werden. Vorzugsweise verwendet man jedoch solche Einrichtungen, wie etwa eine Strahlkanone, die eine möglichst runde und eine möglichst glatte Perforation erzeugt, um somit einen sicheren Sitz für eine Kugeldichtung zu bilden. Zur Perforierung der Unterseite der Auskleidung können verschiedene mechanische oder magnetische dezentralisierte Perforatxonskanonen eingesetzt werden. Beispielsweise ergeben Rohr- oder Auskleidungskanonen zufriedenstellende Perforationen. Geeignete mechanische Perforatxonskanonen verwenden Blattfedern zur Orientierung der Kanone an der Unterseite der Auskleidung. Die magnetischen Perforatxonskanonen verwenden Magnete zur Orientierung der Perforationskanone auf der Unterseite der Auskleidung. Für die Einbringung der Perforationen an der Oberseite der Auskleidung verwendet man vorzugsweise ähnlich dezentralisierte Auskleir'ungsperfcrationskanonen. Diese größeren Kanonen vermindern den Abstand zwischen der Kanone und der Wandung der Auskleidung, so daß die Qualität der Perforation an ihrem Eingang verbessert wird.

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Eine Art einer solchen Auskleidungskanone ist in der US-PS 4,153,118 beschrieben. Es ist hierzu jedoch anzuführen, daß dem Fachmann geläufig ist, daß auch andere Arten von Perforationsvorrichtungen eingesetzt werden können für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In den Fig. 5 und 6 ist dargestellt, in welcher Weise die Kugeldichtungen gemäß der Erfindung durch die Eohrlochauskleidung abwärts geführt werden. In Fig. 5 sind Perforationen 18 gezeigt, die sich auf der Oberseite der Auskleidung 14 befinden. Kugeldichtungen 26 sind in die Auskleidung 14 injizie± worden und werden durch die Auskleidung mittels des Trägerfluids 28 nach unten geführt. Die Kugeldichtungen 26 sind so ausgewählt, daß sie eine Dichte besitzen, die geringer ist als die Dichte des Trägerfluids 28, das als Transportmittel für die Kugeldichtungen larch c'xs Gehäuse abwärts eingesetzt wird. Das Transportfluid wird in die Auskleidung mit einer Geschwindigkeit injiziert, die hoch genug ist, um die schwimmenden Kugelcichtungen durch die Auskleidung abwärts zu führen. Die Kugeldichtungen schweben in dem Trägerfluid und werden durch das Gehäuse entlang eines Weges geführt, der sich auf der Oberseite der Auskleidung längs erstreckt, in einer Ebene, die im wesentlichen senkrecht liegt und durch die Längsachse der Auskleidung 14 verläuft. Die schwimmenden Kugeldichtungen 26 umgehen die Perforationen 20, die sich auf der Unterseite der Auskleidung befinden, sowie die Perforationen 17, die einen Umfangsabstanr¹ von e'er

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Oberseite der Auskleidung 14 besitzen. Somit werden die schwimmenden Kugeldichtungen d-irch die Auskleidung abwärts geführt, bis sie auf diejenigen Perforationen trefffen, die sich auf der Crprseite der Aus cleidung befinden. Die F'luidströmung durch diese Perforationen bewirkt, daß sich die Kugeldichtungen auf die Perforationen aufsetzen. Die Kugeldichtungen werden auf diesen Perforationen durch das Druckdifferential über die Perforationen gehalten.

In Fig. 6 sind die Perforationen 20 auf der Unterseite der Auskleidung 14 dargestellt. Di^ Kugeldichtungen 30 sind so ausgewählt, daß ihre Dichte großer ist als die Dichte des Trägerfluids 32. Die nicht-schwimmenden Kugeldichtungen 30 sinken in dem Trägerfluid 32 ab und wandern durch die Auskleidung über einen Weg abwärts, der sich entlang d?r Unter— seite der Auskleidung erstreckt und in einer im wesentlichen senkrechten Ebene liegt, die durch die Längsachse derAuskleidung 14 verläuft. Diese Kugeldichtungen umgehen die Perforationen 17, die sich in einem Umfangsabstand von der Unterseite der Auskleidung 14 befinden, wie auch die Perforationen 18, die sich auf der Oberseite der Auskleidung 14 befinden. Die Kugeldichtungen setzen sich nur auf die Ferforationen 20 auf der Unterseite der Auskleidung.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann lediglich die Oberseite und die Unterseite der Auskleidung perforiert sein, so daß selektiv die beiden

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Richtungen oder die gesamte Bohrung abgedichtet werden kann. Sine selektive Abdichtung in einer oder der anderen Richtung kann ermöglicht werden, indem man entweder schwimmende oder nicht-schwimmende KugeJdichtungen in die Bohrung injiziert, um selektiv die Perforationen auf der Oberseite der Auskleidung oder die Perforationen auf der Unterseite der Auskleidung abzudichten. Die gesamte Bohrung kann abgedichtet werden, indem man sowohl schwimmende als auch nicht-schwimmende Kugeldichtungen in das Gehäuse injiziert. Wenn nur ein ganz bestimmter Bereich abgedichtet werden soll, dann kann die Auskleidung mit einer ersten Gruppe von Perforationen entweder auf der Oberseite oder auf der Unterseite der Auskleidung versehen werden, entlang der im wesentlichen senkrecht verlaufenden Ebene. Andere Teile der Auskleidung kennen mit Perforationen versehen werden, die einen Umfangsabstand von der ersten Gruppe von Perforationen um einen Winkel von mindestens etwa 30 besitzen. Wenn beispielsweise eine erste Gruppe von Perforationen auf der Unterseite entlang der Vertikalebene angeordnet ist, kann die Auskleidung auf der Oberseite der Auskleidung in einem Umfangsabstand von der gedachten Ebene mit einem Winkel von weniger als 30° versehen werden. Wenn die Auskleidung auch entlang der Seite perforiert ist, kann das Bohrloch vollständig abgedichtet werden, indem man Kugeldichtungen injiziert, deren Dichte im wesentlichen gleich der Dichte des Trägerfluids ist.

Verschiedene Arten von Ablenkungsmitteln können in der Praxis gemäß der Erfindung eingesetzt werden, wie etwa Kugeldichtungen

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und teilchenförmiges Material. Wie oben erwähnt, ist die Dichte der wichtigste Faktor bei der Auswahl eines geeigneten Ablenkungsmittels gemäß der Erfindung- Ein Ablenkungsmittel, das die geeignete Dichte besitzt, sollte im Zusammenhang mit dem speziellen Trägerfluid ausgewählt werden. Wenn Perforationen auf der Unterseite der Auskleidung einzubringen sind, sollte die Dichte des Ableitungsmittes^L größer sein als die Dichte des speziellen Trägerfluids, das verwendet wird, um das Ablenkungsmittel durch die Auskleidung abwärts zu führen. Wenn die Perforationen auf der Oberseite der Auskleidung einzubringen sind, sollte die Dichte des Ablenkungsmittels geringer sein als die Dichte des speziälen Trägerf luids, das eingesetzt wire', um das Ablenkungsmittel durch die Auskleidung abwärts zu transportieren. In der Praxis bevorzugt man gemäß der Erfindung Kugeldichtungen als Ablenkungsmittel. Vorzugsweise besitzen die Kugeldichtungen eine äußere Schicht, die eine strahl- bzw. kugelförmige Perforation äozudichten vermag, während sie andererseits einen hinreichenoLfesten Kern aufweisen, der einer Extrusion durch die Perforationen zu widerstehen vermag. Eine geeignete Art von Kugeldichtungen wird in der US-PS 4,102,401 beschrieben. Dem Sachverständigen auf diesem Gebiet ist jedoch bekannt, daß viele andere Arten von Kugeldichtungen ebenfalls zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden können.

Dem Sachverständigen ist auch bekannt, daß verschiedene Faktoren bei der erfolgreichen Durchführung des erfindungs-

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gemäßen Verfahrens in Betracht zu ziehen sind. Die zu beachtenden Faktoren beira Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens in die Praxis sind unter anderem: die Injektionsgeschwindigkeit des Trägerfluids, der Dichteuntetschied zwischen dem Ablenkungsmittel und dem Trägerfluid, die Neigung des Bohrloches, der Durchmesser des Bohrloches, die Größe des Ablenkungsmittels, die Viskosität des Trägerfluids (im besonderen bei Partikelförmigem Material), die Strömungsgeschwindigkeit durch die Perforation und die Strömungsgeschwindigkeit durch alle Perforationen innerhalb der Auskleidung.

Labor-Mode11-Versuche

Die folgenden Ergebnisse von Labor-Modell-Versuchen sollen die Erfindung näher erläutern. Die Versuche wurden anhand eines Acrylbohrloches durchgeführt, das in verschiedenen Winkeln zur Senkrechten geneigt war. Die Bohrung besaß einen Innendurchmesser von 15,24 cm und war mit einer Anzahl von 1,27 cm Durchmesser Perforationen versehen.

Perforationen in der Nähe der Oberseite der Auskleidung-Bohrlochneigung 30

Bei der ersten Versuchsreihe besaß die Bohrung eine Neigung von 30° zur Senkrechten und war mit vier (4) Perforationen vasehen. Die Perforationen befanden sich auf der Oberseite der Auskleidung innerhalb der Ebene, die im wesentlichen

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sr^krecht ausgerichtet war und durch die Längsachse der Bohrung verlief.

Bei der ersten Versuchsreihe wurden schwimmende Kugeldichtungen mit einem Durchmesser von 1,91 cm und einem Dichteunterschied (Dichte der Kugeldid±ungen minus Dichte des Trägerfluids) in

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einem Bereich von etwa 0,084 g/cm bis etwa 0,004 g/cm durch die Bohrung bis zu dem perforierten Abschnitt abtransportiert. Obwohl die gesamte Strömungsgeschwindigkeit durch die Auskleidung so eingestellt wurde, daß die Kugeln zu den Perforationen transportiert wurden, hielt man die Perforationsdurchflußgeschwindigkeit bei etwa 1,89 l/Minute. Die Kugeln wurden auf der Oberseite der Auskleidung abwärts geführt, und alle Kugeln in diesem Dichteunterschiedsbereich setzten sich auf die oberen Perforationen auf, was zu einem Aifsetzwirkungsgrad von 100 % führte.

Bei der zweiten Gruppe von Untersuchungen wurden nichtschwimmende Kugeln mit einem Durchmesser von 1,91 cm in das Bohrloch injiziert, das in ähnlicher Weise ausgerichtet und mit Perforationen versehen war. Die Ergebnisse waren wie folgt:

Dichteunterschied bei Durchfluß durch die Aufsetzwirk-

nichtschwimmende« Kugel- Perforationen (l/Min) ungsgrad (%) dichtungen (g/cm )

18,9 0

28,4 15,0

0,002 ³⁷'^{9 55}'°

47,3 70,0

56,8 95,0

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Dichteunterschied bei Durchfluß durch die Aufsetzwirk-

nichtschwimmendeg Kugel- Perforationen (l/Min.) ungsgrad (%) dichtungen (g/cm )

28,4 O

37,9 O

°'⁰¹⁸ 47,3 O

56,8 O

Perforationen auf der Unterseite der Auskleidung-Bohrlochneigung 30°

Bei einer anderen Versuchsreihe wurden vier Perforationen auf beiden Seiten der Bohrung in einem Umfangsabstand von der Unterseite der Bohrung uir einen Winkel von etwa 60° angeordnet. Bei diesen Versuchen wurde die Orientierung (oder die Neigung) des Bohrmodells von 0° bis 60° in bezug auf die Senkrechte eingestellt.

Bei der ersten Phase dieser Versuche wurden schwimmende Kugeldichtungen in die Bohrung injiziert, die eine Neigung von 30° von der Senkrechten beeaß. Wie bei dem vorangehenden Test wurden die Kugeln während eines Zeitabschnittes in dem perforierten Bereich gehalten, indem man eine Strömung aus der Unterseite der Bohrung heraus gestattete. Bei diesem Versuchsaufbau wurde eine oder mehrere Kugeldichtungen unter den folgenden Bedingungen aufgesetzt: (a) Dichteunterschied

- 0,079 g/cm , Perforationsdurchströmungsgeschwindigkeit 22,7 l/Min. (5 Minuten Zeitintervall); (b) Dichteunterschied

- 0,016 g/cm , Perforationsdurchströmungsgeschwindigkeit 18,9 1/r-iin. (3 Minuten Zeitintervall); (c) Dichteunterschied

- 0,004 g/cm , Perforationsdurchströmungsgeschwindigkeit 20,79 l/Min. (2 Minuten Zeitintervall). Es setzte sie:"¹ je-

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doch keine Kugeldichtung auf die Perforationen, wenn die Strömungsgeschwindigkeiten wesentlich unter die angezeigten Bedingunen abgesenkt wurden.

In der Endphase dieses Versuchs (Bohrlochneigung 30° von der Senkrechten) wurden nicht-schwimmende Kugeln in die Bohrung injiziert,und die folgenden Ergebnisse wurden festgestellt:

Dichteunterschied bei Durchfluß durch die Aufsetzwirknichts chwimmend en Kugel- Perforationen (l/Min.) ungsgrad (%) dichtungen (g/cm )

4,7 0

18,9 35

0,002 37,9 90

56,8 90

18,9 0

28,4 15

0,005 _{37)9 39}

47,3 80

Perforationen im Bereich der Unterseite der Auskleidung-Bohrlochneigung 60

Bei der letzten Versuchsreihe wurden vier Perforationen auf beiden Seiten des Bohrlochs mit einem Umfangsabstand von der Unterseite der Bohrung um einen Winkel von etwa 60 eingebracht. Das Bohrlochmodell wurde um 60 zur Senkrechten geneigt.

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In der ersten Phase dieses Versuchs wurden schwimmende Kugeldichtungen in das Bohrloch injiziert und in dem perforierten Bereich während eines Zeitabschnittes gehalten, indem man ein Ausströmen von der Unterseite der Bohrung gestattete. Eine oder mehrere Kugeldichtungen wurden unter den folgenden Bedingungen aufgesetzt: (a) Dichteunterschied -

3
0,018 g/cm , Perforaticnsdurchtrittsgeschwindigkeit 56,8 l/Min. (zwei Minuten Zeitintervall); (b) Dichteunterschied - 0,012

g/cm , Perforationsdurchtrittsgeschwindigkeit 37,9 l/Min. (2 Minuten Zeitintervall); (c) Dichteunterschied - 0,004 g/cm , Perforationsdurchtrittsgeschwindigkeit 18,9 l/Min. (3 Minuten Zeitintervall). Es setzten sich jedoch keine Kugeldichtungen auf den Perforationen ah, wenn der Dichteunterschied erhöht wurde auf bis zu -0,026 g/cm , obwohl die Perforationsdurchtrittsgeschwindigkeit erhöht wurde auf über 56,8 l/Min, pro Perforation. In der Endphase dieses Versuchs wurden nichtschwimmende Kugeln in die um 60 geneigte Bohrung injiziert mit den folgenden Ergebnissen:

Dichteunterschied bei Durchfluß durch die Aufsetznichtschwimmenden Kugel-Perforationen (l/Min.) Wirkungsdichtungen (g/cm ) grad (%)

4,7 5

18,9 65

0,002 _{37)9 85}

56.8 95

9,5 0

18.9 0 °'^Olf 28,4 10

37,9 15

47,3 15

56,3 25

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Es leuchtet ein, daß das Verfahren gemäß der Erfindung nur auf Bohrungen, die von der Senkrechten abzeichen, anv/endbar ist. Je größer die Abweichung der Bohrung umso größer ist die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Durchführung des Verfahrens. In solchen Fällen, wenn man bewußt von vornherein die selektive Ablenkung einsetzen will, ist es erstrebenswert, die Bohrung unter einem Neigungswinkel von vorzugsweise 25° oder mehr zur Senkrechten einzubringen.

Es soll an dieser Stelle noch einmal zum Ausdruck gebracht werden, daß es sich bei der verangehenden Beschreibung lediglich um Ausführungsbeipiele handelt und daß verschiedene Modifikationen, die im Bereich des fachmännischen Könnens liegen, noch in den Rahmen der Erfindung fallen.

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Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE DR. KARL TH. HEGEL DIPL.-ING. KLAUS DICKEL HALBMONDSWEG 49 2000 HAMBURG 52 JULIUS-KREIS-STRASSE 33 800OMUNCHENM) TELEFON (040) 8806463 TELEFON (089) 885210 ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT Γ 1 TELEGRAMM-ADRESSE; DOELLNER-PATENT MÜNCHEN FERNSCHREIBER: 5216739 dpal <1 IIIR/IICIIIN UNSIK/IK HIN H 3122 80(H) MÜNCHEN, DEN Exxon Production Research Company P.O. Box 2189 Houston, Texas, 77001 V. St. A. Verfahren zur selektiven Abdichtung von Perforationen in schrägverlaufenden Bohrlochauskleidungen Patentansprüche

1. Verfahren zur selektiven Abdichtung von Perforationen in schrägverlaufenden Bohrlochauskleidungen, dadurch gekennzeichnet, daß man

einen ersten Bereich der Bohrlochauskleidung mit einer

POSTSCHECKKONTO: HAMBURG 291220-205 POSTSCHIiCKKONTO MÜNCHEN 888-802

BANK: DRESDNER BANK AG, HAMBURG 4 *3 fi ή f» tJ / fi ft ft *? BANK I)KUTSCHh BANK Au. MÜNCHEN

KTO.-NR. 3813897 (BLZ 20080000) I O U U O O / UOU / KTO.-NR. 668100! (BL/70070010)

ersten Anzahl von Perforationen versieht, wobei im wesentlichen alle Perforationen in einer im wesentlichen senkrechten Ebene liegen, die durch die Längsachse der Bohrlochauskleidung verläuft,

einen zweiten Bereich der Bohrlochauskleidung mit einer Anzahl von Perforationen versieht, wobei im wesentlichen alle zweiten Perforationen auf dem Umfang in einem hinreichend großen Abstand von der Vertikalebene angeordnet sind zur Vermeidung des Aufsetzens von Ablenkungselementen auf den Perforationen, die in einem Trägerfluid durch die Bohrlochauskleidung angrenzend an die Auskleidung und die Vertikalebene herabgeführt werden,

in das Bohrlochgehäuse ein Trägerfluid injiziert, das Ablenkungselemente enthält, die eine größere oder kleinere Dichte als das Trägerfluid besitzen,

die Ablenkungselemente in dem Trägerfluid durch die Bohrlochauskleidung in den ersten oben genannten Bereich führt und

das Trägerfluid in die erste Anzahl von Perforationen unter seletivem Aufeetzen der Ablenkungselemente auf dieselben einführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ablenkungselemente Kugeldichtungen verwendet.

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3. Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß man als Ablenkungselemente teilchenfÖrmige Materialien verwendet.

4. Verfahren zur selektiven Abdichtung von Perforationen in schrägverlaufenden Bohrlochauskleidungen, dadurch gekennzeichnet , daß man

einen ersten Bereich der Bohrlochauskleidung mit einer ersten Anzahl von Perforationen versieht, wobei im wesentlichen alle Perforationen in einer im wesentlichen senkrechten Ebene liegen, die durch die Längsachse der Bohrlochauskleidung verläuft,

einen zweiten Bereich der Bohrlochauskleidung mit einer zweiten Anzahl von Perforationen versieht, wobei im wesentlichen alle zweiten Perforationen auf dem Umfang in einem hinreichend großen Abstand von der Vertikalebene angeordnet sind zur Vermeidung des Aufsetzens von Kugeldichtungen auf den Perforationen, die in einem Trägerfluid durch die Bohrlochauskleidung angrenzend an die Auskleidung und die Vertikalebene herabgeführt werten,

in das Bohrloch ein Trägerfluid injiziert, das Kugeldichtungen enthält, die eine größere und/oder kleiner Dichte als das Trägerfluid besitzen,

die Kugeldichtungen in dem Trägerfluid durch die Bohrlochauskleidung in den ersten oben genannten Bereich führt und

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das Trägerfluid in die erste Anzahl von Perforationen unter selektivem Aufsetzen der Kugeldichtungen auf dieselben einführt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Anzahl von Perforationen auf dem Umfang in einem Abstand von der Vertikalebene angeordnet sind, der einen Winkel von mindestens etwa 30° ausmacht.

6. Verfahren nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Anzahl von Perforationen auf dem Umfang in einem Abstand von der Vertikalebene angeordnet sind, wobei der Abstand einen Winkel von minestens etwa 60 ausmacht.

7. Verfahren zur selektiven Abdichtung von Perforationen in schrägverlaufenden Bohrlochauskleidungen, dadurch gekennzeichnet , daß man einen ersten Bereich der Bohrlochauskleidung mit einer ersten Anzahl von Perforationen versieht, wobei im wesentlichen alle Perforationen auf der Oberseite des Bohrlochgehäuses in einer im wesentlichen senkrechten Ebene liegen, die durch die Längsachse der Bohrlochauskleidung verläuft,

einen zweiten Bereich der Bohrlochauskleidung mit einer zweiten Anzahl von Bohrlochauskleidungen versieht, wobei im wesentlichen alle Perforationen auf der Unterseite der

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Bohrlochauskleidung in einer im wesentlichen senkrechten Ebene liegen, die durch die Längsachse der Bohrlochauskleidung verläuft,

in die Bohrlochauskleidung ein Trägerfluid injiziert, das Kugeldichtungen enthält mit einer Dichte, die geringer ist als diejenige des Trägerfluid,

die Kugeldichtungen in der Bohrlochauskleidung abwärts entlang einer Strecke auf der Oberseite der Auskleidung führt und

das Trägerfluid in die erste Anzahl von Perforationen unter selektivem Aufsetzen der Kugeldichtungen auf die erste Anzahl der Perforationen einführt.

8. Verfahren zur selektiven Abdichtung von Perforationen in schrägverlaufenden Bohrlochauskleidungen, dadurch gekennzeichnet, dayman

einen ersten Bereich der Bohrlochauskleidungen mit einer ersten Anzahl von Perforationen versieht, wobei im wesentlichen alle Perforationen auf der Oberseite der Bohrlochauskleidung in einer im wesentlichen senkrechten Ebene liegen, die durch die Längsachse der Bohrlochauskleidung verläuft,

einen zweiten Bereich der Bohrlochauskleidung mit einer zweiten Anzahl von Perforationen versieht, wobei im wesent-

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lichen alle Perforationen auf der Unterseite der Bohrlochauskleidung angeordnet und in einer im wesentlichen senkrechten Ebene liegen, die durch die Längsachse der Bohrlochauskleidung verläuft,

in das Bohrlochgehäuse ein Trägerfluid injiziert, das Kugeldichtungen enthält, deren Dichte größer ist als diejenige des Trägerfluids,

die Kugeldichtungen durch die Bohrlochauskleidung hinab entlang einer Wegstrecke führt, die auf der Unterseite der Bohrlochauskleidung liegt und

das Trägerfluid in die zweite Anzahl der Perforationen unter selektivem Aufsetzen der Kugeldichtungen auf die zweiten Perforationen in dieselben einführt.

9. Verfahren zur selektiven Abdichtung von Perforationen in schrägverlaufenden Bohrlochauskleidungen, dadurch gekennzeichnet , daß man

einen ersten Bereich der Bohrlochauskleidung mit einer ersten Anzahl von Perforationen versieht, wobei im wesentlichen alle Perforationen in e⁴ n«r im wesentlichen senkrechten Ebene liegen, die durch die Längsachse der Bohrlochauskleidung verläuft,

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einen zweiten Bereich der Bohrlochauskleidung mit einer zweiten Anzahl von Perforationen versieht, wobei im wesentlichen alle dieser Perforationen einen Umfangsabstand von der Vertikalebene besitzen, der einen Winkel von mindestens etwa 30° ausmacht,

in das Bohrlochgehäuse ein Trägerfluid injiziert, das Kugeldichtungen enthält, deren Dichte größer und/oder kleiner als diejenige des Trägerfluid ist,

die Kugeldichtungen in dem Trägerfluid durch die Bohrlochauskleidung in den ersten oben genannten Bereich der Bohrlochauskleidung führt und

das Trägerfluid in die erste Anzahl von Perforationen unter Aufsetzen der Kugeldichtungen auf die erste Anzahl von Perforationen einführt.

10. Verfahren zur selektiven Abdichtung von Perforationen in schrägverlaufenden Eohrlochauskleidungen, dadurch gekennzeichnet , daß man

einen ersten Bereich der Bohrlochauskleidung mit einer ersten Anzahl von Perforationen versieht, wobei im wesentlichen alle Perforationen auf der Oberseite der Bohrlochauskleidung angeordnet sind und in einer im wesentlichen senkrechten Sbene liegen, die durch die Längsachse der Bohrlochauskleidung ver-

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läuft,

einen zweiten Bereich der Bohrlochauskleidung mit einer zweiten Anzahl von Perforationen versieht, wobei im wesentlichen alle Perforationen einen Umfangsabstand von der Ebene auf der Oberseite der Bohrlochauädeidung besitzen, der einen Winkel von mindestens etwa 30 ausmacht,

in die Bohrlochauskleidung ein Trägerfluid injiziert, das Ablenkungselemente enthält, deren Dichte geringer ist als diejenige des Trägerfluids,

die Ablenkungselemente durch die Bohrlochauskleidung abwärts entlang einer Wegstrecke auf der Oberseite der Bohrlochauskleidung führt und

das Trägerfluid in die erste Anzahl von Perforationen unter selektivem Aufsetzen der Ablenkungselemente auf die erste Anzahl von Perforationen einführt.

11. Verfahren zur selektiven Abdichtung von Perforationen in schrägverlaufenden Bohrlochauskleidungen, d a d u r ch gekennzeichnet , daß man

einen ersten Bereich der Bohrlochauskleidung mit einer ersten Anzahl von Perforationen versieht, wobei im wesentlichen alle Perforationen auf der Unteseite der Bohrlochauskleidung ange-

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ordnet sind und in einer im wesentlichen senkrechten Ebene liegen, die durch die Längsachse der Bohrlochauskleidung verläuft,

einen zweiten Bereich der Bohrlochauskleidung mit einer zweiten Anzahl von Perforationen versieht, wobei im wesentlichen alle zweiten Perforationen einen Umfangsabstand von der Ebene auf der Unterseite der Bohrlochauskleidung besitzen, der einen Winkel von mindestens etwa 30° ausmacht,

in die Bohrlochauskleidung ein Trägerfluid injiziert, das Ablenkungselemente enthält, deren Dichte größer ist als diejenige des Trägerfluids,

die Ablenkungselemente durch die Bohrlochauskleidung abwärts entlang einer Strecke angrenzend an die Unterseite der Bohrlochauskleidung führt und

das Trägerfluid in die erste Anzahl von Perforationen unter selektivem Aufsetzen der Ablenkungselemente auf die erste Anzahl von Perforationen einführt.

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