AT233855B - Verfahren zum Verbringen von radioaktiven Isotopen in Hohlräume einer Bodenformation - Google Patents

Description

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  Verfahren zum Verbringen von radioaktiven Isotopen in
Hohlräume einer Bodenformation 
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 stellen in einer Bodenformation, insbesondere in Bohrsonden, angewendet werden. In diesem Falle genügen kleine Mengen von Isotopen, um lediglich das Kunstharz radioaktiv zu markieren und die Stellen, an welchen dieses radioaktive Kunstharz sich festgelegt hat, mittels eines Geigerzählers zu bestimmen. Die Erfindung kann aber auch mit Vorteil zur Energiezufuhr zu oder Keimfreihaltung von Erdöllagerstätten in einer Bodenformation angewendet werden, in welchen Fällen wesentlich grössere Mengen der strahlendensubstanz erforderlich   sind.

   BeiAnwendung grosser Mengen   der strahlendensubstanz soll die Umsetzung der Strahlung in Energie,   d. h.   in Wärme, ausgenützt werden, um beispielsweise die Viskosität des Erdöls zu verringern und damit   den Zufluss zur Sonde   zu erhöhen. Es kann auch   bei Einpresssonden   auf diese Weise die eingepresste Flüssigkeit aufgeheizt und damit die auswaschende Wirkung derselben vergrössert werden. 



  In diesem Falle ist naturgemäss der Bedarf an strahlender Substanz am grössten. Geringere Mengen von strahlender Substanz genügen bereits, um die Lagerstätte keimfrei zu halten und auf diese Weise die Verstopfung der Fliesswege durch Bakterien zu vermeiden. 



   In allen diesen Fällen bietet die Fixierung der strahlenden Substanz an den betreffenden Stellen durch das aushärtende Kunstharz den Vorteil, dass eine radioaktive Verseuchung der Umgebung mit Sicherheit vermieden wird. 



   Sind beispielsweise die Fliesswege unterirdischer Wässer zu bestimmen, so legt sich das Kunstharz in Form eines feinen Filmes oder in Form von Tröpfchen im Fliessweg an und wird dort festgehalten, wodurch derVersickerungsweg einwandfrei markiert wird und auch nach längerer Zeitdauer mit einem empfindlichen Geigerzähler ohne weiteres zu bestimmen ist. Da nun die Isotope durch das Kunstharz festgehalten werden, ist auch die Gefahr des Abschwemmens und damit einer Verseuchung der Umgebung 
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 lokalisiert und damit für die Messung ausgewertet werden kann, kann mit verhältnismässig geringen Mengen   dasAuslangen   gefunden werden, wodurch auch wieder die Gefahr einer radioaktiven Verseuchung vermieden wird.

   Bei der Überprüfung von Sonden kann die Trägerflüssigkeit, in welcher das radioaktiv markierte Kunstharz enthalten ist, in der bei Sonden bekannten und üblichen Weise eingepresst werden, wobei der Weg dieser Trägerflüssigkeit in der Bodenformation durch das sich absetzende Kunstharz markiert wird. Auch wenn dann, um die Sonde von radioaktiven Isotopen freizumachen, eine andere Flüssigkeit nachgepumpt wird, so bleiben die in Form eines feinen Filmes oder von Tropfen sich in der Bodenformation absetzenden Kunstharzteilchen lokalisiert und es können diese Absetzstellen durch einen in die Sonde eingeführten Geigerzähler präzise festgestellt werden, da praktisch die gesamte eingeführte radio- 
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 gabe über die ausserhalb der Verrohrung bestehenden Fliesswege von Hohlräumen. Auf diese Weise können Wassereinbruchstellen.

   Durchlässigkeit der Gesteinsformation usw. sowie auch Fehlerstellen der Verrohrung festgestellt werden. Sollen Fliesswege von Abwässern od. dgl. festgestellt werden, so dienen diese Abwässer selbst als Trägerflüssigkeit. Muss die Trägerflüssigkeit unter Druck in die Bodenformation eingebracht werden, wie dies beispielsweise bei Erdölsonden der Fall ist oder auch dann, wenn die Fliesswege von der Austrittsstelle her bestimmt werden sollen, so kann eine vorbestimmte Menge einer besonderen   Trägerflüssigkeit   verwendet werden, welche gleichfalls Wasser sein kann. 



   Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die radioaktive Markierung des Kunstharzes in der Weise, dass zumindest einige der Moleküle einer einen Bestandteil des Härters bildenden chemischen Verbindung ein radioaktives Isotop enthalten. Auf diese Weise ist die Bindung des Isotops an das Kunstharz gesichert und es wird eine Abwanderung von Isotopen aus dem durch das sich in der Bodenformation ansetzende Kunstharz bestimmten Bereich mit Sicherheit vermieden. 



   Es kann beispielsweise als Kunstharz ein Phenolformaldehydharz verwendet werden, welches den Vorteil aufweist, dass es sich bevorzugt an silikatisches Gestein in der Bodenformation anlegt. Als Härter können in an sich   bekannter Weise Metallchloride, beispielsweise Ferrichlorid oder Stannichlorid, und/oder   Säuren, beispielsweise Salzsäure oder Sulfosäuren, verwendet werden. Metallchloride als Härter haben hiebei den Vorteil, dass für die in diesen Metallchloriden enthaltenen metallischen Elemente eine grosse Anzahl von Isotopen zur Verfügung steht, welche harte Gammastrahler sind. Die Bindung der Isotope an das Kunstharz ist hiebei dadurch gewährleistet, dass diese Isotope Bestandteile des Härters bilden.

   Als radioaktive Substanzen können beispielsweise Salze, insbesondere Chloride radioaktiver Isotope von Metallen, beispielsweise von Fe, Zn, Sc oder Co, insbesondere von Fe59,   Zn65,   Sc46, Co56oderCo60, verwendet werden. 



   Um eine feine und gleichmässige Verteilung des Kunstharzes in der Trägerflüssigkeit zu gewährleisten, kann das Kunstharz bzw. die Mischung von Härter und Kunstharz mit einer mit der Trägerflüssig- 

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 keit, beispielsweise Wasser, leicht vermischbaren Flüssigkeit, beispielsweise Alkohol, insbesondere Methyl- oder Äthylalkohol, vermischt und hierauf der Trägerflüssigkeit zugesetzt werden. 



   Dem Kunstharzgemisch oder der Trägerflüssigkeit kann auch ein oberflächenaktiver Stoff, beispielsweise einPolyglykolester oder   einAlkylphenol, zugesetzt werden, wodurch   die Wirkung erreicht wird, dass das Eindringen der mit dem Kunstharz beladenen Trägerflüssigkeit in feinste Risse und Spalte erleichtert wird, so dass auch solche feinste Risse und Spalte durch das sich absetzende radioaktiv markierte Kunstharz angezeigt werden. Vor allem hat dies den Vorteil, dass das Kunstharz durch die Trägerflüssigkeit inniger mit der Bodenformation in Verbindung gebracht und dadurch seine Ablagerung bzw. sein Festhaften an den betreffenden Stellen begünstigt wird. 



   Ausführungsbeispiel : 
Eine Erdölproduktionssonde wird in bestimmten Teufen, beispielsweise bei 1332 und bei 1338 m, über eine Länge von je 2 m durch Schussperforation in einem porösen Sand geöffnet, der trotz sicherer Ölführung und trotz mehrfacher Behandlungsarbeiten keinen Zufluss bringt. Zur Erhöhung der Durchlässigkeit wird eine Salzsäureiniektion vorgesehen, die jedoch durch eine Markierung mittels radioaktiver Isotope Aufschluss über den Zustand der Sonde, insbesondere über die Mächtigkeit des permeablen Sandes sowie den Zustand der Rohrverdämmung gegen soll.

   Hiezu werden 2,8 Millicurie Zn 65-Chlorid in 2,0 kg   Phenolharz (Marke"Deresit")   eingemischt, 0,2 kg Sulfonsäure als Harzhärter zugegeben, weiters 0, 06 kg   FeCl3   als Haftzusatz in alkoholischer Lösung   eingerührt und 10, 0 kg   Äthylalkohol zugeführt. Das Ver- 
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 tet, diese Salzsäure 10 min durch Umpumpen vermischt ; durch Messungen mit dem Geigerzähler kann eine völlig homogene Aktivität der Säure ermittelt werden. Gemäss dem üblichen Verfahren einer Salzsäureinjektion werden diese 4 m Säure nunmehr in die Sandlage in der angenommenen Teufe eingepresst. Mittels eines versenkbaren Geigerzählers kann unmittelbar danach   die Gammaintensität der Schich-   ten gemessen werden. 



   Dieses Ausführungsbeispiel ist in   der Zeichnung illustriert, u. zw. zeigt Fig. l ein Strahlungsdiagramm   und Fig. 2 einenAbschnitt der Sonde. Das Diagramm nach Fig.   l   zeigt das Ergebnis dieser Messung. 



   Das Diagramm nach Fig. 1 und der in Fig. 2 dargestellte Abschnitt der Sonde zeigt als Beispiel die Teufe 1320 - 1380 m. 



   Im in Fig. 2 dargestellten Sondenabschnitt stellt   l   die Verrohrung dar. 2, 3, 4,5 und 6 sind die ver-   schiedenen Schichten   der Bodenformation. Hiebei bestehen die Schichten 2 aus Ölsand, 3 und 5 aus Mergel, 4 und 6 aus Wassersand. 7 stellt den mit Zement gefüllten, die Verrohrung 1 umgebenden Ringraum dar, 8 und 9 stellen die beiden Perforationsstrecken dar, welche sich unterhalb der Teufen 1332 und 1337 auf je 2 m erstrecken. Im Diagramm nach Fig. 1 stellt die Ordinate die Teufe dar, während in der Abszisse die Strahlungsintensität   in tri   R/h aufgetragen ist. Die Stellen 8 und 9 stellen die Perforationsstrecken der Verrohrung dar.

   Die Schwach gezeichnete Kurve a stellt die vor Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mittels eines in die Sonde eingeführten Geigerzählers festgestellte naürliche Gammastrahlung in   der Sonde dar. Nach Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens gemäss dem Ausführungsbeispiel   hat sich radioaktiv markiertes Kunstharz an der Bodenformation angelegt und die nachher gemessene Gammastrahlung ist durch die stark ausgezeichnete Kurve b veranschaulicht. 



   Die Kurve b im Diagramm nach Fig. 1 zeigt nun, beginnend mit etwa Höhenkote 1326 einen Anstieg der Radioaktivität, wobei die Spitzen etwa im Bereich der Perforationen 8 und 9 liegen. Unterhalb der Perforationsstrecke 9 geht aber die durch die Kurve b angezeigte Radioaktivität nur allmählich zurück, bis etwa bei der Teufe 1366 m die künstlich erzeugte Radioaktivität mit der natürlichen Radioaktivität zusammenfällt. Daraus ergeben sich für den Fachmann zwei Anhaltspunkte. Der Anstieg der künstlichen Ra-   dioaktivität in den Horizonten der Perforationsstrecken 8 und 9 ist verhältnismässig gering.   Bei einer gut durch-   lässigen Formation müsste   sich hier ein wesentlich grösserer Anstieg der Radioaktivität ergeben.

   Der Fachmann sieht somit aus dem Diagramm nach Fig. l, dass die Durchlässigkeit der Bodenformation in den   Ho-   rizonten der Perforationsstrecken 8 und 9 ungenügend ist. Des weiteren aber zeigt der Anstieg eine verhältnismässig hohe Radioaktivität in den Teufen bei etwa 1340 - 1366 m, da in diesem Bereich die Zementfüllung 7 des Ringraumes undicht ist. Dies ist in Fig. 2 durch einen doppelt schraffierten Kanal 10 angedeutet. 



   Der Fachmann hat es nun in der Hand, durch in der Tiefenbautechnik übliche Massnahmen den Fehler zu beheben.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Verbringen von radioaktiven Isotopen, in Hohlräume einer Bodenformation, dadurch gekennzeichnet, dass einem ungehärteten Kunstharz zumindest ein radioaktives Isotop, insbesondere ein solches, welches mit dem Kunstharz eine Verbindung eingeht, beigegeben und das Kunstharz in einer Trägerflüssigkeit an die betreffende Stelle in der Bodenformation gebracht wird, wobei das Kunstharz, mit einem Härter vermischt, in der Trägerflüssigkeit verteilt, vorzugsweise emulgiert, wird und die Mischung von Kunstharz und Härter auf eine Härtungszeit eingestellt wird, welche grösser ist als die für den Transport unter Vermittlung der Trägerflüssigkeit zu der zu untersuchenden Stelle erforderliche Zeit.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Moleküle einer einen Bestandteil des Härters bildenden chemischen Verbindung ein radioaktives Isotop enthalten.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunstharz ein Phenol-Formaldehydharz verwendet wird.

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche l, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Härter Metallchloride, beispielsweise Ferrichlorid oder Stannichlorid und/oder Säuren, beispielsweise Salzsäure oder Sulfosäuren verwendet werden.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur radioaktiven Markierung Salze, insbesondere Chloride, radioaktiver Isotope von Metallen, beispielsweise von Fe, Zn, Sc oder Co, insbesondere von Fe 59, Zn 65, Sc 46 Co 56 oder Co 60, verwendet werden.

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunstharz bzw. die Mischung von Härter und Kunstharz mit einer mit der Trägerflüssigkeit, beispielsweise Wasser, leicht vermischbaren Flüssigkeit, beispielsweise Alkoholen, insbesondere Methyl-oder Äthylalkohol, vermischt und hierauf der Trägerflüssigkeit zugesetzt wird.

   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kunstharzgemisch oder der-Trägerflüssigkeit ein oberflächenaktiver Stoff zugesetzt wird.