AT201013B - Verfahren zur Erhöhung der Produktion von Födersonden - Google Patents

Verfahren zur Erhöhung der Produktion von Födersonden

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AT201013B AT201013DA AT201013B AT 201013 B AT201013 B AT 201013B AT 201013D A AT201013D A AT 201013DA AT 201013 B AT201013 B AT 201013B
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  Verfahren zur Erhöhung der Produktion von Fördersonden 
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhöhung der Produktion von Fördersonden, welche zur Förderung von Erdöl, Erdgas, Wasser usw. dienen. Bei solchen Fördersonden kommt es häufig vor, dass die Durchlässigkeit der Formation des produktiven Horizonts nicht ausreicht, um eine wirtschaftli- che Ausbeutung der Sonde zu ermöglichen. Es kommt hiebei vor, dass eine an sich durchlässige For- mation im Verlaufe des Betriebes verlegt wird,   d. h.   also, dass die die Durchlässigkeit ergebenden Poren und Kanäle verstopft werden, es ist auch möglich, dass eine Formation von Anfang an praktisch undurch- lässig ist. Es ist nun bekannt, in solchen Fällen die Förderung durch Anwendung des sogenannten Hydro- frac-Verfahrens zu ermöglichen oder zu erhöhen.

   Beim Hydrofrac-Verfahren werden grosse Flüssigkeits- mengen, beispielsweise Öl oder Wasser, mit in der Flüssigkeit suspendiertem Sand unter hohen Injektions- raten und hohen Drücken der Sonde zugeführt. Bei diesem bekannten Hydrofrac-Verfahren werden bei- spielsweise 40-80 m3 Öl oder Wasser mit 10-30 t suspendiertem Sand von einer Korngrösse von 0, 4 bis
1, 5 mm in Mengen von 1200 bis 3000 l/min (Injektionsrate) unter Drücken, welche zumindest dem   1, 5fachen   des hydrostatischen Druckes im Förderhorizont entsprechen, beispielsweise unter Drücken von
250 bis 400 atü, der Sonde zugeführt.

   Die Wirkungsweise des Hydrofrac-Verfahrens wird so erklärt, dass unter dieser Injektionsbelastung die Formation des   produktiven Horizontes   sich in Risse   klüftet.   Man nimmt an, dass Risse entstehen, welche eine lichte Höhe von 1 bis 2 mm und eine Länge von etwa 10-50 m auf- weisen. Hiebei wird durch die Injektionsflüssigkeit der Sand in diese Risse geschwemmt und verhindert dort ein Schliessen der Risse nach Druckentlastung. Diese Risse bilden nun hochpermeable Zuflusskanäle aus der lateralen Tiefe   derFormation zurFördersonde.   Dieses Hydrofrac-Verfahren ergibt an sich gute Erfolge und es kann die Förderkapazität dadurch oft auf ein Vielfaches erhöht werden. Das Hydrofrac-Verfahren ist daher auf der ganzen Welt verbreitet.

   Es tritt aber hiebei häufig der Nachteil auf, dass die durch das Hydrofrac-Verfahren erzielte Produktionssteigerung nur eine anfängliche ist und im Laufe des Betriebes wieder verlorengeht, da offenbar der in die Risse eingebrachte Sand, welcher den Zweck hat, diese Risse offen zu halten, durch das geförderte Medium zurückgeschwemmt wird, so dass sich die Risse wieder schliessen. Überdies aber besteht hiebei die Schwierigkeit, dass der in die Sonde zurückgeschwemmte Sand ;, welcher wesentlich grobkörniger, härter und schwerer ist als der in den meisten Fällen in der Formation des produktiven Horizonts auftretende Sand, von der Sondensohle nur mit den grössten Schwierigkeiten entfernt werden kann.

   Die Entfernung dieses Sandes von der Sondensohle ist oft nur mit speziellen Methoden und mit grossen finanziellen Aufwendungen möglich und es ergibt sich hiebei oft eine unmittelbare Gefahr für die Sonde selbst. Verbleibt aber dieser rückgeschwemmte Sand in der Sonde, so stellt er ein nicht zu überwindendes Produktionshindernis dar. Diese Nachteile mussten bisher beim HydrofracVerfahren in Kauf genommen werden und es ist bisher nicht gelungen, hiegegen erfolgreiche Massnahmen zu treffen. Für diese nachteilige Erscheinung sind der Charakter der Formation, eine spätere Farderdepression, die Art der Rissbildung, plötzliche Förderschwankungen, Gebirgsdruck und andere Umstände verantwortlich. Diese Komponenten sind gar nicht oder nur bedingt beeinflussbar. 



   Die Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile beim sogenannten Hydrofrac-Verfahren zu vermeiden und besteht im wesentlichen darin, dass in der Folge der Sonde Kunstharz in flüssiger Form unter Druck zugeführt wird und unmittelbar hierauf eine Flüssigkeit, insbesondere eine Flüssigkeit von geringer Netzfähigkeit und Viskosität wie Petroleum, Gasöl oder leichtes Rohöl, zur Verdrängung des zwischen den Körnern befindlichen überschüssigen Kunstharzes unter Druck zugeführt wird. Dieses Kunstharz wird unter dem Zuführungsdruck in die durch das Hydrofrac-Verfahren gebildeten Risse gepresst und   überzieht   dort 

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 die in die Risse eingebrachten Sandkörner.

   Durch die unmittelbar nachher nachgepresste Flüssigkeit wird das Kunstharz aus den Zwischenräumen zwischen den Sandkörnern verdrängt, so dass lediglich ein Kunstharzüberzug verbleibt, welcher die Sandkörner mit dem Material der Formation verbindet und nach Erhärten die Sandkörner in ihrer Lage derart verankert, dass ein Rückschwemmen nicht mehr in Betracht kommt. 



   Die Verwendung von Kunstharz zur Verfestigung von Sandformationen ist an sich bekannt, jedoch wurde ein solches Verfahren bisher beim Hydrofrac-Verfahren nicht angewendet. Bei der Verfestigung von
Sandformationen wird das Kunstharz nur in die unmittelbare Umgebung der Sonde eingepresst und es bestand daher bei diesen Verfahren nicht die Befürchtung, dass die Formation in der Umgebung der Sonde durch das Kunstharz verlegt wird, da ja dieses durch die nachgepresste Flüssigkeit wieder aus den Zwischenräumen zwischen den   Sandkörnern   herausgepresst wird. Es steht in diesen Fällen ein grosser Querschnitt für den Zufluss zur So ide zur Verfügung, so dass auch eine örtliche Verlegung der Zwischenräume zwischen den Sandkörnern die Förderung noch nicht in merkbarem Ausmass beeinträchtigt.

   Beim Hydrofrac-Verfahren jedoch werden verhältnismässig schmale bzw. niedrige Risse mit einer lichten Weite von nur   1 - 2   mm gebildet, welche eine im Verhältnis zu ihrer lichten Weite übermässig grosse Länge von etwa   10 - 50   m aufweisen. Man hat daher bisher nicht daran gedacht, dass es möglich sei, in derartig lange Risse von so geringer lichter Weite Kunstharz einzupressen, ohne die Gefahr einer Verstopfung dieser Risse in Kauf zu nehmen. Diese Gefahr ist aber von ausschlaggebender Bedeutung, da durch eine Verstopfung der im Hydrofrac-Verfahren gebildeten Risse die Sonde überhaupt unbrauchbar werden kann, da eine Verlegung der Risse durch Kunstharz auch durch eine Wiederholung des Hydrofrac-Verfahrens nicht beseitigt werden kann.

   Versuche haben aber ergeben, dass es möglich ist, beim Hydrofrac-Verfahren die in die Klüfte eingebrachten Sandkörner durch Kunstharz dauernd zu verankern und auf diese Weise ein Rückschwemmen zu vermeiden. 



   Dem Kunstharz kann vor seiner Verwendung ein reduzierbares Metallsalz, u. zw. insbesondere ein reduzierbares Metallhalogenid,   wie Ferrichlorid (FeClJ,   zugesetzt werden, Da ein solches reduzierbares Metallsalz die Härtung beeinflusst, wird dieses zweckmässig dem Härter zugesetzt, so dass es erst beim Zusatz des Härters mitdemKunstharz in Berührung gelangt. Der Zusatz eines solchen reduzierbaren Metallsalzes gewährleistet eine feste Oberflächenverbindung des Kunstharzes mit dem silikat-bzw. quarzhältigen Material, aus welchem die beim Hydrofrac-Verfahren verwendeten Sande bestehen und aus welchem auch die durch das Hydrofrac-Verfahren geklüftete Formation meist besteht. Enthält ein Material beispielsweise Quarz, so sind an dessen Oberfläche stets Reste von Si (OH)-Ionen vorhanden, deren H-Ionen gegen geeignete Metallionen austauschbar sind.

   Ein seinem Ionencharakter nach für diesen Austausch geeignetes Metallsalz muss reduzierbar sein und wird dann das Säureradikal abspalten, das mit dem aus der 
 EMI2.1 
 

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 drängt, auf den Sandkörnern und an der Formation ein Kunstharzfilm zurückbleibt, welcher die sichere
Verankerung gewährleistet.

   Auf diese Weise wird ermöglicht, sehr dünnflüssige Kunstharzlösungen von sehr geringer Viskosität zu verwenden und damit einerseits zu gewährleisten, dass diese Kunstharzlösungen auch durch die gesamte Länge der gebildeten Klüfte trotz-der geringen lichten Weite derselben hindurch- gepresst werden können und anderseits zu gewährleisten, dass das überschüssige Kunstharz auch durch die nachgepresste Verdrängungsflüssigkeit mit Sicherheit wieder ausgepresst wird, so dass die Gefahr einer Ver- legung der Klüfte völlig ausgeschaltet wird, ohne dass dabei der Nachteil in Kauf genommen werden muss, dass das Kunstharz zur Gänze aus den Klüften ausgeschwemmt wird und sein Verankerungseffekt verloren geht.

   Als besonders günstig hat sich hiebei Ferrichlorid (FeCl) erwiesen, jedoch kann dieser Effekt auch durch andere reduzierbare Metallsalze, insbesondere Metallhalogenide, erreicht werden. Als Kunstharze kommen hiebei   Phenolformaldehyd-,   Resorcin- oder Polyesterkunstharz in Betracht. Insbesondere geeignet erscheint eine wässerige oder alkoholische Kunstharzlösung, wie beispielsweise eine Phenolharzlösung. 



   Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung schematisch erläutert, wobei dieFig. 1-3   die Sonde imBereich der Sohle   bei den verschiedenen Stadien des Verfahrens in Längsschnitt darstellen. 



   1 stellt das Futterrohr des Bohrloches und 2 das Steigrohr dar. Der Ringraum zwischen dem Futterrohr 1 und dem Steigrohr 2 ist durch einen Packer 3 abgedichtet. 4 stellt den produktiven Horizont dar, wogegen 5 und 6 die nichtfündigen Schichten darstellen. 7 ist die Bohrlochsohle und 8 stellt den in üblicher Weise zwischen   demFutterrohr   1 und der Bohrlochwand 9 eingebrachten Zement dar. Im Bereich der produktiven Schicht 4 sind im Futterrohr 1 die üblichen Perforationen 10 hergestellt, welche auch die Zementschicht 8 durchdringen und durch welche der Zufluss zur Sonde 11 erfolgt. 



   Wenn nun die Formation 4 nicht die genügende Durchlässigkeit aufweist,   d. h.   wenn sie entweder von Anfang an praktisch undurchlässig ist, oder, wenn sie im Verlauf des Betriebes verstopft wurde, so wird in bekannter Weise das Hydrofrac-Verfahren angewendet. Es werden hiebei, bezogen auf die Darstellung in Fig. 1, bei geschlossenem Packer 3 grosse Flüssigkeitsmengen mit suspendiertem Sand unter hohen Injek-   tionsraten und unter hohen Drücken durch das Steigrohr 2 in die Sonde gepresst. Es werden beispielsweise 40 - 80 m3 Öl oder Wasser mit 10 - 30 t Sand von einer Korngrösse von 0, 4 bis l, 5 mm in Injektionsraten   von 1200 bis 3000 l/min unter einem Druck von 250 bis 400 atü in die Sonde 11 gepresst.

   Unter dieser Injektionsbelastung wird nun die Formation 4   geklüftet, wobei   Risse 12 entstehen, welche eine lichte Höhe von etwa   1 - 2   mm aufweisen und sich über eine laterale Tiefe von etwa 10 - 50 m erstrecken. Diese Risse 12 sind in der Zeichnung der grösseren Deutlichkeit halber mit übertrieben grosser Höhe und stark verkürzter lateraler Tiefe dargestellt. Mit der Injektionsflüssigkeit wird der Sand in diese Klüfte eingebracht, welcher nach Druckentlastung ein Schliessen der Risse verhindern soll und sozusagen die Wände der Risse 12 abstützt. Dies stellt das übliche Hydrofrac-Verfahren dar.

   Wie bereits erwähnt, besteht bei diesem Verfahren die Gefahr, dass der Sand aus den Rissen 12 wieder herausgeschwemmt wird, worauf sich die Risse schliessen, wobei, abgesehen davon, dass der Zufluss wieder unterbrochen ist, der in die Sonde 11 zurückgeschwemmte Sand ein sehr schwierig zu entfernendes Produktionshindernis darstellt. 



   Nach der Durchführung   desHycirofrac-Verfahrens   wird der Grund der Sonde 11 geprüft und der in der Sonde verbleibende Sand entfernt. Die Entfernung des Sandes aus der Sonde 11 erfolgt dadurch, dass der Packer 3 geöffnet und mit Wasser od. dgl. gespült wird. Wenn die Prüfung des Grundes der Sonde 11 ergeben hat, dass die Sonde rein ist, so wird Kunstharz durch das Steigrohr 2 in die Sonde 11 eingepumpt. Wenn die Kunstharzlösung den Grund der Sonde 11 erreicht hat, was ohne weiteres aus der zugeführten Kunstharzmenge und der Bohrlochtiefe errechnet werden kann, so wird der Packer 3 geschlossen und das Kunstharz, wie Fig. 2 zeigt, in die Sonde 11 gepresst.

   Es wird hiebei ein Phenolformaldehyd-, Resorcin- oder Poly-   ssterkunstharz   verwendet, welchem unmittelbar vor dem Einpumpen ein Härter in solchem Ausmass zugesetzt wird, dass die Härtung in zirka   6 - 48   Stunden erfolgt. Vor seinem Zusatz zum Kunstharz wurde im Härter Ferrichlorid   (FeCl)   im Ausmass von   5 %   des Gewichtes der Kunstharzlösung aufgelöst. Der Härter besteht beispielsweise aus Alkylsulfonsäure und Alkohol im Verhältnis 1 : 5 und wird im Ausmass von 10   zips 15 0   der Kunstharzlösung,   u. zw.   vorzugsweise einer Phenolformaldehydkunstharzlösung, zugesetzt. 



  Die Viskosität der mit dem Härter versetzten   Kunstharzlösung   beträgt etwa 50 cp. Diese mit dem Härter versehene Kunstharzlösung wird nun in einer Menge von etwa 125   l   pro Meter Perforationsintervall in die Sonde unter einem Pumpendruck von 100 bis 250 atü eingepresst. Hiebei wird die Kunstharzlösung in die lurch das Hydrofrac-Verfahren gebildeten und mit Sand gefüllten Risse eingepresst. Unter "Perforations-   Lntervall"ist   hiebei derjenige Bereich der Sonde zu verstehen, welcher mit Perforationen versehen ist. 



   Unmittelbar hierauf wird eine Flüssigkeit von geringer Netzfähigkeit und Viskosität, wie beispielsweise Petroleum, Gasöl, leichtes Rohöl oder Wasser, unter einem Pumpendruck von etwa 100 - 250 atü md in einer Menge von etwa 400 1 pro Meter Perforationsintervall nachgepresst, wodurch das überschüssige 

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 Kunstharz aus den Zwischenräumen zwischen den Sandkörnern in den Rissen 12 verdrängt wird, während auf den Sandkörnern und an den Wänden der Risse ein dünner Kunstharzfilm zurückbleibt. Diese Filmbildung auf den   Sandkörnern   und an den Wänden der Risse 12 ist trotz der geringen Viskosität des Kunstharzes durch den Zusatz des Ferrichlorids, welches die Oberflächenhaftung des Kunstharzes begünstigt, gewährleistet. 



   Unter dem Einfluss der Schichttemperatur härtet nun das Kunstharz aus und nach Ablauf der Härtezeit kann die Sonde in Betrieb genommen werden, wobei durch die Verankerungswirkung des Kunstharzes ein Rückfliessen der   Sandkörner   in die Sonde 11 mit Sicherheit vermieden wird. Die Verhältnisse bei Inbetriebnahme der Sonde zeigt Fig. 3, wobei die   Pfeile.     den Fluss   des der Sonde zuströmenden Rohöles anzeigen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH : Verfahren zur Erhöhung der Produktion von Fördersonden, bei welchem der Sonde eine Druckflüssigkeit und körniges Material zugeführt werden (Hydrofrac-Verfahren), dadurch gekennzeichnet, dass in der Folge der Sonde Kunstharz in flüssiger Form unter Druck zugeführt wird und unmittelbar hierauf eine Flüssigkeit, insbesondere eine Flüssigkeit von geringer Netzfähigkeit und Viskosität, wie Petroleum, Gasöl oder leichtes Rohöl, zur Verdrängung des zwischen den Körnern befindlichen überschüssigen Kunstharzes linter Druck zugeführt wird.
AT201013D 1958-01-30 1958-01-30 Verfahren zur Erhöhung der Produktion von Födersonden AT201013B (de)

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