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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bohren und Komplettieren
eines Bohrlochs, und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung
und Komplettierung eines Injektionsbohrlochs.
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Diese
Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum Anordnen
einer Kommunikationseinrichtung zwischen einer Injektionszone und dem
Bohrloch, ohne zu perforieren und eine Kiespackung einzusetzen.
Das Verfahren richtet sich auf ein Verbessern der Betriebssicherheit
gegenüber
gegenwärtigen
Verfahren der Sandüberwachung,
die bei Injektionsbohrlöchern
verwendet wird, und verringert auch die Zeit, verbessert die Sicherheit
und reduziert die Kosten.
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Das
Bedürfnis
für betriebssichere
Injektionsbohrlochkomplettierungen betrifft alle technischen Bereiche.
In Untertageformationen können
hochkorrosive oder toxische Industrieabwässer aus chemischen Anlagen,
Fluide aus Bergbaubetrieben, Wasser aus der Kohlenwasserstoffproduktion
und Kühlwasser
aus Kraftwerken sicher entsorgt werden. Jedoch müssen die Injektionsbohrlochkomplettierungen,
in die diese Abwässer
injiziert werden, betriebssicher sein, um die Sicherheit der Angestellten,
der umgebenden Gemeinden und der Umwelt zu gewährleisten. Ferner ist die Betriebssicherheit
erforderlich, um zu gewährleisten,
dass mit der Produktion von Chemikalien, Mineralien und Energie
ohne Unterbrechung fortgefahren werden kann, falls ein Defekt an
einer Injektionsbohrlochkomplettierung auftritt. Die Kosten eines
defekten Injektionsbohrlochs können
sehr hoch sein, nicht nur in finanzieller Hinsicht, sondern auch
im Hinblick auf eine Gefahr für Menschen
und Umwelt. Aufgrund der greifbaren und vagen Kosten, die einem
Injektionsbohrlochdefekt zuzuordnen sind, ist es wichtig, dass die
Injektionsbohrlöcher
so zuverlässig
wie möglich
sind. Ferner ist es wichtig, Wege zu suchen, um die Zeit zu verringern,
die die Herstellungs- und Komplettierungsvorgänge eines Injektionsbohrlochs
brauchen, um die Kosten zu minimieren. Wenn der Umfang an Personal
und Ausrüstung
während
der Injektionsbohrloch-Komplettierungsvorgänge reduziert werden kann,
wird auch die Sicherheit dementsprechend verbessert.
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Viele
Injektionszonen sind nach ihrer eigentlichen Natur schwacher oder
nicht verfestigter Fels und/oder Sandstein. Diese schwachen Formationen enthalten
Formationsteilchen und andere Bruchstücke, die in das Bohrloch nachrutschen
können
und die Injektionseigenschaft des Bohrlochs negativ beeinträchtigen
können.
Man hat viel Mühe
gezielt darauf verwendet, einen Formationsabbruch in fördernden
Bohrlöchern
zu verhindern. Wasserbohrschächte
und Bohrlöcher
für die
Kohlenwasserstoffgewinnung waren das Hauptziel der Untersuchung
hinsichtlich einer Sanderzeugung oder eines Formationsabbruchs.
Man hat bisher die gleichen Einrichtungen zur Unterbindung eines
Formationsabbruchs in fördernden
Bohrlöchern
bei Injektionsbohrlöchern verwendet.
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Ein übliches
Verfahren zum Bau und Komplettieren eines Injektionsbohrlochs ist
die Installierung eines Tiefpackers, um einen Formationsabbruch
zu kontrollieren. Bin Kiespacker ist ein zweistufiges Filter, das
aus einem größenmäßig bestimmten Sieb
und aus größenmäßig bestimmtem
Sand besteht. Der größenmäßig bestimmte
Sand hält
das Abbrechen der Formationsgrundmasse auf, und das Sieb hält den größenmäßig festgelegten
Sand an Ort und Stelle. Ein typisches Verfahren besteht darin, ein Bohrloch
mit herkömmlichen
Bohrfluiden zu bohren, in das Bohrloch ein Futterrohr einzuführen und
das Futterrohr an Ort und Stelle zu zementieren, die herkömmlichen
Bohrfluide mit einer klaren Sole zu verdrängen, die Sole zu filtern und
das Bohrloch zu reinigen, in das Bohrloch Schussperforatoren einzuführen und
das Futterrohr zu perforieren, die Schussperforatoren zu entfernen
und das Futterrohr erneut zu reinigen, die klaren Solefluide zurückzufiltern,
in das Bohrloch eine Kiespacker-Siebanordnung einzubringen, durch
Verwendung von Hochdruckpumpen größenmäßig bestimmten Sand zwischen
der größenmäßig bestimmten
Siebanordnung nach außen
in die Perforationstunnel und gegen die Formationsfläche zu platzieren
und den Ringraum zwischen dem größenmäßig bestimmten
Sieb und dem Futterrohr zu füllen.
Dies ist ein kostspieliger, zeitraubender Prozess.
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Das
vorstehende Vorgehen hat viele Nachteile. Diese Nachteile können in
zwei Kategorien aufgeteilt werden, nämlich die Betriebssicherheit
der Anlage und des Prozesses. Es gibt viele Fälle, in denen Lecks Schussperforatoren
zu einem Detonieren in geringer Größenordnung gebracht haben,
was zu keiner oder einer schlechten Perforierung führt und aufwändige Fangoperationen
erforderlich machte, um die beschädigten Gehäuse der Schussperforatoren
zu entfernen. Ferner wurden größenmäßig bestimmte
Siebe während
des Hochdruckpumpvor gangs zum Platzieren des größenmäßig bemessenen Sands um das
Sieb herum defekt, was zusätzliche
Fangvorgänge
verursachte.
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Eine
Formationsbeschädigung
ist ebenfalls ein Problem während
der Injektion bei dieser Art von Bau und Komplettierung eines Injektionsbohrlochs. Herkömmliche
Bohrfluide können
es Filtrat und Feststoffteilchen ermöglichen, in die Formation einzudringen,
was Verengungen in den Porenräumen
für die Gewinnung
verursacht. Eine andere Quelle für
eine Formationsbeschädigung
sind die Hohlladungen oder Sprengstoffe, die beim Perforieren verwendet werden.
Die Energie aus diesen Sprengstoffen drückt bei der Erzeugung des Perforationstunnels
Futterrohr, Zement und Formation zur Seite. Dies führt zu einem
Zertrümmern
der Formationsgrundmasse, was die Permeabilität verringert und das Strömungspotenzial
von injizierten Fluiden in die Formation begrenzt.
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Ein
anderes übliches
Verfahren zum Bau und zur Komplettierung eines Injektionsbohrlochs
besteht darin, ein Bohrloch zu bohren und ein Futterrohr über der
fördernden
Formation einzuführen.
Diese Art des Bohrlauchbaus wird als unverrohrt oder offen bezeichnet.
Die üblichste
Praxis besteht darin, eine in der Größe bestimmte Siebanordnung
in dem offenen Bohrlochabschnitt einzubringen und größenmäßig bestimmten
Sand um das Sieb herum anzuordnen, um den Bereich zwischen dem Sieb
und der Formationsfläche
zu füllen.
Die große
Steigerung der spezifischen Formationsoberfläche, die für die Aufnahme von Fluid in
einem offenen Bohrloch zur Verfügung steht,
verbessert das Injektionsvermögen
bei diesen Arten von Komplettierungen verglichen mit verrohrten
und perforierten Komplettierungen.
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Sowohl
bei offenen als auch verrohrten Bohrlochkomplettierungen kann die
größenmäßig bestimmte
Siebanordnung für
sich als die Verengung in dem Bohrschacht dienen. Dies kann unnötige Druckabfälle herbeiführen, die
das Injizieren beschränken. Ferner
kann es erforderlich sein, dass für Abhilfemaßnahmen das größenmäßig bestimmte
Sieb entfernt wird. Der Vorgang des Entfernens eines Gegenstands
aus einem Bohrloch wird als Fangen bezeichnet. Diese Vorgänge sind
kostspielig und zeitaufwändig
und nicht immer erfolgreich, was dazu führen kann, dass ein Teil des
Bohrlochs oder möglicherweise
das gesamte Bohrloch neu gebohrt werden muss. Wenn gefährliche
Abfälle
in das Bohrloch injiziert worden sind, kann sich das Fangen als
Gefahr für
die Arbeiter, die Öffentlichkeit
und die Umwelt erweisen.
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Deshalb
ist Betriebssicherheit der Schlüssel für den Bau
und die Komplettierung von Injektionsbohrlöchern.
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Berücksichtigt
man, dass die vorstehend beschriebenen Verfahren für Gewinnungsmaßnahmen entwickelt
wurden, gewinnt die Frage der Betriebssicherheit bei Injektionsbohrlöchern große Bedeutung. In
der Gewinnungsumgebung strömt
das Fluid aus der Gewinnungsformation, während jeder Abbruch oder jede
Bewegung des Formationsmaterials durch den größenmäßig bestimmten Sand zurückgehalten wird,
der seinerseits von dem größenmäßig bestimmten
Sieb gehalten wird. Diese Kombination ergibt eine zuverlässige Einrichtung
zur Unterbindung, dass Formationsmaterial in das Bohrloch nachrutscht.
Im Injektionsmodus bewegt sich jedoch Fluid aus dem Bohrloch durch
das größenmäßig bestimmte
Sieb, durch den größenmäßig bestimmten Sand
und in die Formation. Wenn der größenmäßig bestimmte Sand von dem
größenmäßig bestimmten Sieb
weggepumpt wird, kann sich Formationsmaterial frei in das Bohrloch
durch das größenmäßig bestimmte
Sieb hindurchbewegen. Es gibt mehrere mögliche Mechanismen, die dazu
führen,
dass der größenmäßig bestimmte
Sand aus dem größenmäßig bestimmten
Sieb verdrängt
wird.
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Bei
beiden Arten von Komplettierungen, also beim offenen als auch beim
verrohrten Bohrloch, kann eine Beschädigung der Formation das Injizieren in
das Bohrloch beschränken.
Es kann manchmal auch erwünscht
sein, größere Fluidvolumina
in das Bohrloch mit höheren
Injektionsdurchsätzen
zu injizieren. Wenn die gewünschte
Injektionsrate und der Injektionsdruck den Formationsbrechdruck überschreiten,
teilt sich die Formationsgrundmasse und es öffnet sich ein Riss. Wenn die
Formation aufgebrochen ist, nimmt die spezifische Oberfläche der
Injektionszone längs
der Teilung oder der Bruchfläche
zu. Dadurch wird es möglich,
dass Fluid in die Formation mit der gewünschten Einpumpgeschwindigkeit
eintritt. Ein schädlicher
Nebeneffekt des Aufbrechens der Formation besteht darin, dass der
größenmäßig bestimmte
Sand, der um das Sieb als wesentliche Komponente des Kiespackerfilters
angeordnet wurde, von dem Sieb weg in den Riss gepumpt wird, der sich
beim Aufbrechen der Formationsgrundmasse gebildet hat. Wenn dies
eintritt, kann die Formation in das Bohrloch durch das größenmäßig bestimmte Sieb
nachrutschen.
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Zum
Verbessern des Fluidinjektionsvermögens in eine Formation wird
manchmal bei Injektionsbohrlöchern
Säure verwendet.
Die Säure
kann in bestimmten Fällen
genug von der Forma tionsgrundmasse auflösen, mit der der größenmäßig bestimmte Sand
von dem Sieb weggepumpt werden kann, wodurch es möglich ist,
dass Formationsmaterial in das Bohrloch eintritt. In manchen Fällen verursacht
das in das Bohrloch gepumpte injizierte Fluid eine Neuverteilung
der Formationsgrundmasse, was dazu führen kann, dass die Formationsgrundmasse
so kompaktiert oder neu angeordnet wird, dass der größenmäßig bestimmte
Sand aus dem größenmäßig bestimmten
Sieb weggepumpt werden kann. Jeder Vorgang, der den geringsten Hohlraum
in dem größenmäßig bestimmten
Sand herbeiführen
kann, kann zum Formationsabbruch und zu einem Verlorengehen der
Injektionsfähigkeit
in das Bohrloch führen.
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Zur
Verwendung in Löchern
für die
Kohlenwasserstoffgewinnung hat man Vorrichtungen eingeführt, die
Perforieren und Kiespacken ausschließen. Das
US-Patent 3,347,317 für Zandmer
offenbart einen ausfahrbaren Kanal mit Feststoffteilchen, der als Kiespackermedium
wirkt. Die
WO 96/26350 für Johnson
und die
WO 97/49894 ,
wiederum für
Johnson, offenbaren beide ausfahrbare Vorrichtungen. Diese Vorrichtungen
wurden bei der Kohlenwasserstoffgewinnung nicht in weitem Umfang
verwendet. Diese Vorrichtungen schließen Bohrschlammfilterkuchen zwischen
dem Sandkontroll-Filtermedium und einer Formationsfläche ein,
was die Gewinnung aufgrund des Verstopfens der Formation und des
Filtermediums begrenzt. Bei einer anderen auf die Kohlenwasserstoffgewinnung
gerichteten Erfindung nach dem
US-Patent
5,425,424 für
Reinhardt wird in diesen ausfahrbaren Kanälen kein Kiespackermedium verwendet.
Diese Vorrichtungen wurden bei der Kohlenwasserstoffgewinnung wegen
der schlechten Produktivität
nicht als akzeptierte Praxis angesehen, wenn sie in fördernden
Bohrlöchern
eingesetzt wurden.
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Bei
Injektionsbohrlöchern
kann ein schlechtes Injektionsvermögen dadurch überwunden
werden, dass der Brechdruck der Formation überschritten wird, wenn es
die Erfordernisse für
die Injektionsrate bestimmten. Durch Verwenden einer vorgeformten
Perforation, die ein hochfestes Filtermaterial enthält, das
größenmäßig zur
Verhinderung eines Formationsabbruchs bemessen ist, kann die Betriebssicherheit
des Injektionsbohrlochs stark verbessert werden.
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Es
besteht deshalb ein Bedürfnis
nach einem Verfahren zur Herstellung und Komplettierung eines Injektionsbohrlochs,
das in zuverlässiger
Weise verhindert, dass Formation in das Injektionsbohrloch nachrutscht,
während
die Innendurchmesserbeschränkungen
ausgeschlossen werden, die den größenmäßig bestimmten Sieben zugeordnet
sind.
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Deshalb
stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung und
Komplettierung eines Injektionsbohrlochs bereit, bei welchem
- – ein
Bohrloch durch eine Injektionszone einer Formation gebohrt wird,
- – in
das Bohrloch ein Futterrohr eingeführt wird, das eine ausfahrbare
Anordnung mit einem feststehenden Abschnitt und einem beweglichen
Abschnitt hat, wobei der bewegliche Abschnitt an seinem distalen
Ende ein Filtermedium so aufweist, dass die ausfahrbare Anordnung
angrenzend an eine Stelle in der Injektionszone angeordnet wird,
- – der
bewegliche Abschnitt der ausfahrbaren Anordnung für einen
Kontakt mit der Formation ausgefahren wird, wodurch eine Leitung
zwischen einem Innenraum des Futterrohrs und der Formation gebildet
wird und
- – Fluide
in die Injektionszone der Formation durch die Leitung injiziert
werden, wobei das Filtermedium an dem distalen Ende der ausfahrbaren
Anordnung ein hochfestes Filtermedium aufweist, das eine solche
Größe hat,
dass es verhindert, dass Material aus der Injektionszone der Formation
in das Bohrloch nachrutscht.
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Das
Verfahren kann weiterhin Schritte aufweisen, um das Futterrohr vor
dem Injizieren in das Bohrloch zu zementieren.
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Das
Fluidzuführsystem
ist für
ein Injizieren eines Injektionsfluids durch die Leitungen in dem
Zwischenraum angepasst.
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Das
Futterrohr hat vorzugsweise eine Vielzahl von ausfahrbaren Anordnungen,
wobei jedes Element angrenzend an eine Stelle in dem Zwischenraum
angeordnet und ausgefahren wird, um zwischen einem Innenraum des
Futterrohrs und der Formation eine Leitung zu bilden, durch die
Fluide strömen
können.
Vorzugsweise ist das Injektionsfluid ein Fluid mit einem Injektionsdruck
unter dem Brechdruck der Formation. Diese Fluide, die beim Bau eines
Kohlenwasserstoff-Gewinnungsbohrschachts zum Bohren von unverrohrten
horizontalen Bohrlöchern
verwendet werden, sind eine Klasse von Bohrfluiden, die als "Drill-In-Fluide" bekannt sind. In
den meisten Fällen
können
jedoch herkömmliche
Fluide als Bohrfluide verwendet werden, wobei der Injektionsdruck
dieser Fluide Injektionszonen-Brechdrucke überschreitet.
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Unter
Bezug auf die folgende nähere
Beschreibung in Zusammenhang mit den beiliegenden veranschaulichenden
Zeichnungen, in denen gleiche Bauteile das gleiche Bezugszeichen
haben, lässt sich
die Erfindung besser verstehen.
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1 zeigt
schematisch das Bohren eines Injektionsbohrlochs bis zu einer Stelle über den
erwarteten Injektionszonen.
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2 zeigt
schematisch das Bohren durch die Injektionszone mit einem "Drill-In-Fluid", wobei auch Geräte zum Messen
während
des Rohrens gezeigt sind, die zum Bestimmen der Tiefe und Länge der
Injektionszonen verwendet werden können.
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3 zeigt
schematisch das Einführen
der ausfahrbaren Vorrichtungen an dem Futterrohr und ihre Positionierung
gegenüber
der Injektionszone.
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4 zeigt
schematisch das Ausfahren der Vorrichtungen, um sie mit der Formationsfläche in Kontakt
zu bringen und das Futterrohr zu zentrieren.
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5 zeigt
das Zementieren des Futterrohrs an Ort und Stelle.
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6 zeigt
schematisch das Bohren im Injektionsmodus.
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Der
Erfindung hat ein neues Bau- und Komplettierungsverfahren sowie
-system für
ein Injektionsbohrloch entwickelt, zu denen das Bohren in eine Produktionsformation
und das Positionieren eines Futterrohrs in der Produktionsformation
gehören,
das wenigstens eine oder eine Vielzahl von ausfahrbaren Anordnungen
aufweist. Nach dem Positionieren des Futterrohrs derart, dass die
ausfahrbaren Anordnungen sich innerhalb einer Injektionszone der
Gewinnungsformation befinden, werden die Elemente so ausgefahren,
dass das distale Ende der Elemente in direktem Kontakt mit einer
Fläche
der Formation kommt. Wenn die Elemente ausgefahren sind, kann das
Futterrohr einzementiert werden und ein/eine Gewinnungsrohrstrang/-ausrüstung in
das Bohrloch eingeführt
werden. Dann kann ein Fluid in den Rohrstrang gepumpt werden, so
dass es durch das ausgefahrene Element in die Injektionszone der
produktiven Formation gedrückt
wird.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich in breitem Umfang auf ein Verfahren
zum Herstellen und Komplettieren eines Injektionsbohrlochs, wozu die
Schritte gehören,
ein Bohrloch in einen produktiven Zwischenraum oder eine Gewinnungsformation zu
bohren und ein Futterrohr zu positionieren, das wenigstens eine
seitlich ausfahrbare Anordnung mit einem Filtermedium hat, so dass
die ausfahrbaren Anordnungen zur Bildung von Leitungen in eine Injektionszone
der Formation ausgefahren werden können. Zu dem Verfahren gehören auch
die Schritte, die Elemente so auszufahren, dass sie in direktem Kontakt
mit einer Formationsfläche
der Injektionszone des produktiven Intervalls kommen, den/die Produktionsrohrstrang/-ausrüstung in
das Bohrloch zu führen
und Fluide in den Rohrstrang, durch die ausfahrbaren Anordnungen
und in die Injektionszone der produktiven Formation zu injizieren.
Das Verfahren kann weiterhin den Schritt aufweisen, das Futterrohr vor
dem Injizieren von Fluiden in das Bohrloch zu zementieren.
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Geeignete
Injektionsfluide sind ohne Begrenzung alle Fluide, die in ein Bohrloch
injiziert werden können.
Wo herkömmliche
Bohrfluide verwendet werden können, überschreiten
in den meisten Fällen die
für das
Injizieren dieser Fluide benötigten
Drucke den Injektionszonenbrechdruck. Bevorzugte Fluide sind ohne
Begrenzung Fluide, die in den
US-Patenten
5,504,062 für
Johnson,
5,504,062 für Johnson,
4,620,596 für Mondshine,
4,369,843 für Mondshine und
4,186,803 für Mondshine
offenbart sind, oder irgendein anderes ähnliches Fluid. Der Fachmann sieht,
dass die Arten von Fluidsystemen, die in dem
US-Patent 5,504,062 offenbart sind,
die Fähigkeit
haben, das Eindringen von Filtrat und Teilchen in die Formation
zu minimieren. Die in dem
US-Patent 5,504,062 offenbarten
Fluide stellen einen Fluidansatz mit Teilchengrößen dar, die die Formation
schützen
und durch herkömmliche
Kiespackermedien mit minimaler Beschädigung an einer Formation zurückströmen. Diese
Fluide sind für
den Einsatz in einem unverrohrten Bohrlochaufbau für die Kohlenwasserstoffgewinnung
ausgelegt worden. Insbesondere werden sie für das unverrohrte horizontale
Bohren verwendet. Die Mondshine-Fluidsysteme, die Großformatsalze
enthalten, schützen
die Formation während
des Bohrlochbaus und der Bearbeitungsvorgänge der Bohrlöcher, wie
sie in Kohlenwasserstoff gewinnenden Formationen verwendet werden.
Die Mondshine-Fluide wurden als Bohrfluide in einem horizontalen
unverrohrten Bohrlochaufbau verwendet. Wenn die Mondshine-Fluide
bei der Erfindung verwendet würden,
könnte
ein Lösungsmittel
verwendet werden, um die Filterkuchenteilchengrößen zu vergrößern oder
um die Salzteilchen in dem Filterkuchen vollständig aufzulösen. Diese speziellen Fluide
sind bei der Erfindung von Interesse, da das Lösungsmittel aus injiziertem
Wasser oder aus Fluiden auf Wasserbasis kommen kann, die in die
Injektionszone injiziert werden. Während die Verwendung der vorstehend
erwähnten
Fluide bevorzugte Ausführungen des
erfindungsgemäßen Verfahrens
sind, sollte die Verwendung dieser Fluidsysteme nicht als Begrenzung
ausgelegt werden, da neue Polymere und Fluidansätze geprüft und am Markt verfügbar werden, die
die Formation schützen
und die Fähigkeit
haben, sich aufzulösen,
um ein maximales Injektionsvermögen
bereitzustellen. Diese Fluide, die bei einem Bohrlochaufbau für die Kohlenwasserstoffgewinnung
zum Bohren von unverrohrten horizontalen Bohrlöchern verwendet werden, sind
eine Klasse von Bohrfluiden, die als "Drill-In-Fluid" bekannt sind.
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Die
Injektionszonen können
während
des Bohrlochbaus durch Verwendung von Geräten, die während des Rohrens abtasten,
oder durch elektrische Abtastgeräte
bei offenem Bohrloch identifiziert werden. Diese Geräte ermitteln
die Tiefe der permeablen Formationen und die Dicke der Injektionszonen.
Die ausfahrbaren Anordnungen, die die Perforations- und Kiespackerkomplettierung
ersetzen, sind im Abstand an dem Futterrohrstrang angeordnet und ermöglichen
ihre Ausrichtung in den Injektionszonen, wie es die Bohrlochmessungen
bestimmen. Abhängig
von den erwarteten Anforderungen an das Injektionsvermögen der
Formation können
insgesamt zwischen ein und zwanzig, vorzugsweise zwischen ein und
zwölf ausfahrbare
Anordnungen pro ft (pro 0,305 m) erforderlich sein, um die Bohrloch-Injektionsdrucke
zu minimieren. In vielen Fällen
sind vier ausfahrbare Anordnungen pro ft (pro 0,305 m) ausreichend. Dann
wird das Futterrohr in das Bohrloch so eingeführt, dass die ausfahrbaren
Anordnungen in den Injektionszonen angeordnet sind, so dass das
einmal ausgefahrene Element direkt die Formation kontaktiert. Die
ausfahrbaren Anordnungen werden mechanisch, elektromechanisch oder
hydraulisch ausgefahren, damit die Elemente in Kontakt mit der Formationsfläche kommen.
Die Vorrichtungen tragen auch dazu bei, das Futterrohr in dem Bohrloch
zu zentrieren. Nach dem Ausfahren des Elements kann das Futterrohr
anschließend
zementiert werden. Dann wird der/die Injektionsrohrstrang/-ausrüstung in
das Bohrloch eingeführt.
Abhängig
von dem bei dem Bohrprozess verwendeten "Drill-In-Fluid" kann das Bohrloch auf Injektion gesetzt
oder können
Lösungsmittel
gepumpt werden, um den Filterkuchen zu entfernen.
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Das
in 1 insgesamt mit 100 bezeichnete Bohrsystem
hat ein Bohrschiff oder eine Bohrplattform 102 mit einem
darauf angeordneten Bohrturm 104. Das Bohrsystem 100 kann wahlweise
einen über
dem am Meeresboden 108 befindlichen Bohrkopf 106 angeordneten
Unterwasser-Blowout-Preventer (nicht gezeigt) aufweisen. Das System 100 kann
ferner Bohrlochfutterrohrstränge 110 mit
einem Leitelement 112, einem Übertageelement 114 und
einem Zwischenelement 116 aufweisen. Wie der Fachmann weiß, werden
die Futterrohrstränge 110 in
einem Bohrloch 118 angeordnet und an Ort und Stelle zementiert.
Wie in 1 gezeigt ist, wird mit dem Bohren bis zu einer
Zielinjektionszone 120 in einer Gewinnungsformation 122 (siehe 2)
fortgefahren, wobei eine Bohranordnung 124 verwendet wird. Die
Bohranordnung 124 hat ein Bohrgestänge 126 und eine Bohrlochsohlenanordnung 128.
Die Bohrlochsohlenanordnung 128 hat während des Rohrens messende
Formationsbewertungssensoren 130, einen Bohrmotor 132,
einen Bohrgestängestrangstabilisator 134 und
einen Bohrmeißel 136.
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Wie 1 weiterhin
zeigt, hat die Bohrlochanordnung 128 eine Markierformation 138 durchschnitten.
Die Markierformation 138 ist ein ausgewählter geologischer Indikator,
der vor dem Durchschneiden der Zielinjektionszone 120 erreicht
ist. Die Markierformation 138 gibt eine Anzeige einer zusätzlichen
Bohrtiefe, die von einer Bohrlochsohlenposition 140 aus
bis zu der Injektionszone 120 erreicht werden muss. Wenn
die Bohrlochsohlenposition 140 sich etwa 200 bis 500 ft
(etwa 60,96 bis 152,4 m) über der
Injektionszone 120 befindet, wird das herkömmliche
Bohrspülmittel
mit einem "Drill-In-Fluid" verdrängt, das
so ausgewählt
wird, dass es die Injektionszonenformation 120 schützt. Das "Drill-In-Fluid" verdrängt das
herkömmliche
Bohrspülmittel
dadurch, dass das "Drill-In-Fluid" in den Bohrstrang 128 gepumpt
und die Rückführung (das
herkömmliche Bohrfluid)
in einen Ringraum 142 des Bohrlochs 118 nach oben
erfolgt.
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Gemäß 2 wird
nun das Bohren des Bohrlochs 118 fortgesetzt und die Injektionszone 120 unter
Verwendung des "Drill-In-Fluids" verlängert. Wie
gezeigt, erstreckt sich nun die Sohle des Bohrlochs 140 durch
die Injektionszone 120. Nach Erreichen einer gewünschten
Gesamttiefe werden der Bohrgestängestrang 126 und
die Bohrlochsohlenanordnung 128 aus dem Bohrloch 118 herausgezogen. Dann
wird das Produktionsfutterrohr 144 (siehe 3 bis 6)
in das Bohrloch eingeführt.
Das Produktionsfutterrohr 144 hat eine Vielzahl von ausfahrbaren
Anordnungen 146, so dass, wenn das Futterrohr 144 die
Sohle 140 des Bohrlochs 118 erreicht, die ausfahrbaren
Anordnungen 146 in der Injektionszone 120 der
produktiven Formation 122 angeordnet sind.
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In 3, 4, 5, 6 sowie 7A bis 7C ist ein vergrößerter Abschnitt 148 der
Injektionszone 120 einschließlich einer ausfahrbaren Anordnung 146 gezeigt.
Gemäß 7A bis 7C, und wie vorstehend erörtert, sind
ein oder mehrere ausfahrbare Anordnungen 146 in dem Futterrohr 144 in
einem Abstand angeordnet, der so ausgelegt ist, dass eine entsprechende
Abstandsgestaltung von Leitungen von einem Innenraum 150 des
Futterrohrs 144 aus zu Stellen 152 in der Injektionszone 120 angrenzend
an die Anordnungen 146 ausgebildet ist. Die Anzahl der
ausfahrbaren Anordnungen 146 hängt von den Anforderungen an
das Injektionsvermögen des
Bohrlochs ab. Zweckmäßigerweise
reichen zwölf ausfahrbare
Anordnungen pro ft (pro 0,305 m) der Injektionszone für die meisten
Anwendungszwecke aus. Es können
jedoch mehr oder weniger Elemente pro ft (pro 0,305 m) verwendet
werden, wobei die Begrenzung auf eine maximale Anzahl dadurch reguliert
wird, dass eine ausreichende Futterrohrfestigkeit aufrechterhalten
wird, so dass das Futterrohr eingeführt werden kann. In 7A bis 7C sind drei Ausgestaltungen von zwölf ausfahrbaren
Anordnungen 146 pro ft (pro 0,305 m) des Futterrohrs 144 gezeigt.
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In 3 ist
eine ausfahrbare Anordnung 146 beim In-Position-Bringen
gezeigt. Die ausfahrbare Anordnung 146 ist in das Futterrohr 144 eingebaut. Der
Ringraum 142 (nun zwischen dem Futterrohr 144 und
dem Bohrloch 118) kann zu diesem Zeitpunkt mit einem "Drill-In-Fluid" gefüllt sein,
oder das "Drill-In-Fluid" ist durch ein feststofffreies
Fluid verdrängt.
Die ausfahrbare Anordnung 146 erstreckt sich nach außen vorbei
an einer Außenwand 154 des Futterrohrs 144 und
nach innen in den Innenraum 150 des Futterrohrs 144.
Die ausfahrbare Anordnung 146 hat einen feststehenden Abschnitt 156 und
einen beweglichen Abschnitt 158, wobei ein Sandkontrollmedium
oder Filtermedium 160 in einem distalen Abschnitt 162 des
beweglichen Abschnitts 158 angeordnet ist. Der feststehende
Abschnitt 156 ist in dem Futterrohr 144 verankert
und hält
den beweglichen Abschnitt 158, so dass dieser teleskopartig
vorbei an der Außenfläche 154 des
Futterrohrs 144 zu der Stelle 152 in der Injektionszone 120 verlängert werden kann.
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Gemäß 4 wird
der bewegliche Abschnitt 158 mit Hilfe eines Hydraulikdrucks
ausgefahren, der das distale Ende 164 in direkten Kontakt
mit einem Filterkuchen 166 bringt, der einer Fläche 168 einer Injektionszone 120 angrenzend
an die ausfahrbare Anordnung 146 zugeordnet ist, wo der
Filterkuchen 166 die Injektionszone 120 schützt. Der
ausgefahrene bewegliche Abschnitt 158 bildet eine Leitung 170 zwischen
dem Innenraum 150 des Futterrohrs 144 und der
Injektionszone 120. Das Produktionsfutterrohr 144 ist
nun für
das Zementieren in das Bohrloch 118 bereit. Gemäß 5 wird
der Ringraum 142 mit Zement 172 gefüllt, der
die Injektionszone 120 von dem Fluidstrom mit Ausnahme
durch die Leitung 170 trennt, die von der ausfahrbaren
Anordnung 146 gebildet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der/die
Injektionsrohrstrang/-ausrüstung
in das Bohrloch eingeführt
und das Bohrloch für
die Fluidinjektion vorbereitet.
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Gemäß 6 wird
ein Fluid 174 in die Formation 122 durch die Leitung 170 injiziert,
die von der ausfahrbaren Anordnung 146 gebildet wird. Zu
erwähnen
ist, dass das in die Formation 122 injizierte Fluid 174 einen
Teil 176 des Filterkuchens 168 entfernt hat, der
von der ausfahrbaren Anordnung 146 begrenzt wird. Das injizierte
Fluid 174 wird durch den Injektionsrohrstrang nach unten
in das Futterrohr 144 gepumpt und tritt schließlich in
die Leitung 170 ein, die von der ausfahrbaren Anordnung 146 gebildet wird.
Das injizierte Fluid 174 geht dann durch die Leitung 170,
die von der ausfahrbaren Anordnung 146 gebildet wird, und
gelangt in die Formation 122. Natürlich arbeitet jede ausfahrbare
Anordnung 146 in analoger Weise so, dass eine Leitung für jede ausfahrbare
Anordnung 146 gebildet wird, die den Mustern der ausfahrbaren
Anordnungen entspricht, die in dem Futterrohr angeordnet sind. Zu
erwähnen
ist auch, dass das injizierte Fluid 174 gefährlich oder korrosiv
sein kann. Falls die Injektionsraten gewünschte Pegel nicht erreichen,
ohne den Formationsbrechdruck zu überschreiten, kann der Brechdruck überschritten
werden, ohne dass zu befürchten ist,
dass Formationsmaterial in das Bohrloch 118 ausbricht,
da die Formation nur über
die Leitungen 170 zugänglich
ist, die von den ausfahrbaren Anordnungen 146 gebildet
wird, während
das eingespritzte Fluid 174 einen Strom in die Formation 122 durch
die Leitungen 170 aufrechterhält, der dem Strom in das Bohrloch 118 oder
das Förderrohr 144 Widerstand entgegensetzt.
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Obwohl
die Erfindung ganz und vollständig beschrieben
wurde, kann natürlich
die Erfindung im Rahmen der beiliegenden Ansprüche anders als speziell beschrieben
ausgeführt
werden. Obwohl die Erfindung unter Bezug auf die bevorzugten Ausgestaltungen
offenbart worden ist, kann der Fachmann beim Lesen dieser Beschreibung Änderungen
und Modifizierungen erkennen, die ausgeführt werden können und
die vom Rahmen der Erfindung nicht abweichen, wie er vorstehend
beschrieben und nachstehend beansprucht ist.