DE1274540B

DE1274540B - Verfahren zur Sicherstellung der Erreichung einer oberen Grenzflaeche einer Zementhinterfuellung eines Futterrohres in einer Bohrung

Info

Publication number: DE1274540B
Application number: DEH58585A
Authority: DE
Inventors: Robert Edward Higgins
Original assignee: Halliburton Co
Current assignee: Halliburton Co
Priority date: 1965-02-23
Filing date: 1966-02-17
Publication date: 1968-08-08

Description

Verfahren zur Sicherstellung der Erreichung einer oberen Grenzfläche einer Zementhinterfüllung eines Futterrohres in einer Bohrung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur SichersteRung der Erreichung einer oberen Grenzfläche einer Zementmischung, die als Hinterfüllung in den ringförmigen Raum zwischen einem Futterrohr und einer Bohrlochwandung bei einer öl- oder Gasbohrung od. dgl. eingebracht wird.
Es ist allgemein bei einer ölbohrung und insbesondere bei einer Hochseeölbohrung wichtig, daß die Zementhinterfüllung in den Ringraum zwischen Bohrlochwandung und Futterrohr von der Sohle des Bohrlochs genügend hoch hinauf reicht, um das Futterrohr abzudichten und festzuhalten. Bei Hochseebohrungen muß die Zementhinterfüllung des Futterrohres von der Bohrlochsohle bis zum Meeresboden hinauf reichen. In vielen Fällen ist es schwierig festzustellen, wann die Zementmischung den Ringraum vollständig ausgefüllt hat. Insbesondere bei Bohrungen im Schelfgebiet der Meere entsteht im weichen Meeresgrund im allgemeinen während des Bohrens ein Krater, der das Erkennen der eingebrachten Zementmenge erschwert.
Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Bestimmung der Höhe des in dem ringförmigen Raum um das Futterrohr herum eingefüllten Zements bekannt. Bei Bohrungen im Schelfgebiet wurde durch Taucher festgestellt, ob die Zementmischung bis zum Meeresgrund eingedrungen ist. Diese insbesondere für Schelfbohrungen angewendete visuelle Methode wird erschwert durch den nur geringen sichtbaren Unterschied zwischen dem Schlamm am Meeresgrund und der Zementmischung. Außerdem verursacht der durch das Einpumpen der Zementmischung aufgewühlte Schlamm eine Trübung des Wassers und behindert zusätzlich die Sicht.
Es wurden auch bereits Fernsehkameras herabgelassen, um den Meeresgrund in der Nähe der Verrohrung optisch zu untersuchen.
Nach einem anderen Verfahren werden der Zementhinterfüllung von Futterrohren verschiedene radioaktive Markierungsstoffe zugesetzt, die mittels entsprechender als Detektoren ausgebildeter Anzeigegeräte eine Feststellung der Höhe der hinterfüllten Zementsäule oder verschiedener Zementierungsstufen ermöglichen. Hierbei wurde so vorgegangen, daß nach entsprechender Vorbereitung des Bohrloches eine als genügend erachtete, mit den Markierungsstoffen vermischte Zementmenge eingepumpt wurde und danach durch Logsonden versucht wurde, die räumliche Ausbildung der Zementhinterfüllung auszumessen.
Ein derartiges Verfahren ermöglicht jedoch keine Steuerung des Einbringvorganges der Zementmischung. Wenn z, B. die Zementmischung unerwartet in Gesteinspalfen abgelaufen ist, so kann man zwar durch nachträgliche Log-Messungen feststellen, daß die Zementierung mißlungen ist, zur Vervollständigung der gewünschten Zementierung sind jedoch umfangreiche zusätzliche Arbeiten notwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Einbringen der Zementhinterfüllung eines Futterrohres unter Vermeidung der erwähnten Nachteile so zu steuern, daß ein Aufsteigen der Zementmischung in dem Ringraum bis zu der jeweils gewünschten Höhe mit Sicherheit ermöglicht werden kann.
Gemäß der Erfindung wird unter Verwendung von auf bestimmte Eigenschaften der Zementmischung ansprechenden Geräten in der Weise verfahren, daß wenigstens ein auf die Zementmischung ansprechendes Gerät vor dem Einbringen der Zementmischung in der zu überwachenden Höhe angeordnet wird und daß die Zementmischung so lange in den Ringraum gepumpt wird, bis ein mit dem Gerät verbundenes Anzeigegerät anzeigt, daß die Zementmischung die gewünschte Höhe erreicht hat.
Das auf die Zementmischung ansprechende Gerät kann sowohl an der Außenseite als auch an der Innenseite des Futterrohres angeordnet sein. Zur Sicherung der Anzeige ist es zweckmäßig, mehrere Geräte sowohl an der Außenseite als auch an der Innenseite des Futterrohres vorzusehen. Zur Überwachung des Aufsteigens der Zementmischung im Ringraum können die Geräte ferner in verschiedenen Tiefen angebracht werden.
Das auf die Zementmischung ansprechende Gerät kann ein Detektor für Gammastrahlen sein, wenn der Zementmischung in bekannter Weise eine geringe Menge eines radioaktiven Markierungsstoffes zugesetzt wird. Man kann auch eine gegen die Umgebung abweichende Temperatur der Zementmischung durch ein entsprechend temperaturempfindliches Gerät auswerten, oder es kann sinngemäß der pH-Wert der Zementmischung zur Auslöse der gewünschten Anzeige benutzt werden. Insbesondere bei Bohrungen im Schelfgebiet der Meere ist es zweckmäßig, das oder die Geräte in Höhe des Meeresbodens anzuordnen, um so die vollständige Ausbildung des Zementmantels sicherzustellen.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand einer in der Zeichnung schematisch dargestellten Anwendung des Verfahrens näher erläutert.
An der Außenseite eines in ein Bohrloch 12 eingesetzten Futterrohres 10 sind zwei Zement-Ermittlungs-Geräte in Form von Gammadetektoren 14 und 20 angebracht. Innerhalb des Futterrohres 10 sind zwei gleiche Detektoren 16 und 18 angeordnet. Die Gammadetektoren sind über elektrische Leitungen 22 an eine Schaltvorriähtung 24 mit Verstärker 26 angeschlossen, dessen Ausgang zu einem Anzeigegerät 28 führt, das die von den Detektoren gelieferten Signale hörbar oder sichtbar anzeigt.
Der durch das Rohr 11 in den Ringraum zwischen Bohrloch 12 und Futterrohr 10 gepumpten Zementmischung 30 wird eine geringe Menge Gaminastrahlen aussendenden Materials zugesetzt. Sobald die Zementmischung die Höhe der vier Detektoren erreicht, registriert das Anzeigegerät 28 eine scharfe Erhöhung in der Gamma-Ausstrahlung.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann vielfach abgewandelt werden. Es ist lediglich erforderlich, die Detektoren irgendwo innerhalb des Bohrloches 12 an der Außenwand oder Innenwand des Futterrohres 10 anzubringen. Durch Anordnung der Detektoren in verschiedenen Höhen des Futterrohres kann nicht nur die Höhe der Zementhinterfüllung bestimmt, sondern auch der Verlauf der Zementierung während des Einpumpens der Zementmischung genau verfolgt werden. Die Zahl der erforderlichen Detektoren ist von der Abmessung des Futterrohres, der Größe der Detektoren, dem Grad der gewünschten Genauigkeit u. dgl. abhängig. An Stelle der Gammadetektoren 14, 16, 18, 20 können zur Ermittlung der Höhe der Zementhinterfüllung auch Geräte verwendet werden, die auf andere physikalische Werte, z. B. den pH-Wert der Zementinischung, Temperaturunterschiede zwischen dem Bohrloch und dem eingebrachten Zement, optische oder magnetische Ausstrahlungen, ansprechen. Man kann auch Änderungen der Kapazität oder der elektrischen Leitfähigkeit zur Anzeige der Höhe der Zementhinterfüllung verwenden.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Sicherstellung der Erreichung einer oberen Grenzfläche einer Zementhinterfüllung eines Futterrohres in einer Bohrung unter Verwendung von auf vorbestimmte Eigenschaften der Zementmischung ansprechenden Geräten, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein auf die Zementmischung ansprechendes Gerät (14, 16, 18, 20) vor dem Einbringen der Zementmischung in der zu überwachenden Höhe angeordnet wird und daß die Zementrnischung (30) so lange in den Ringraum gepumpt wird, bis ein mit dem Gerät (14, 16, 18, 20) verbundenes Anzeigegerät (28) anzeigt, daß die Zementmischung die gewünschte Höhe erreicht hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Zementmischung ansprechende Gerät (14) an der Außenseite des Futterrohres (10) angeordnet wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Zementmischung ansprechende Gerät (16) an der Innenseite des Futterrohres (10) angeordnet wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl der auf die Zementmischung ansprechenden Geräte (14, 16, 18, 20) sowohl innerhalb als auch außerhalb des Futterrohres (10) in gleicher oder verschiedener Tiefe angeordnet werden. 5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Zementmischung ansprechende Gerät (14, 16, 18, 20) in der Höhe des Meeresbodens angeordnet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 843 459, 2 904 112, 2 942 462, 3 012 145, 3 038 076; »Coraposite Catalog«, 26th revision, Bd. 2, S. 2194.