AT246443B

AT246443B - Verfahren zur Feststellung von Flüssigkeitsströmungen in einer Bodenformation

Info

Publication number: AT246443B
Application number: AT903464A
Authority: AT
Original assignee: Oemv Ag
Priority date: 1964-10-23
Filing date: 1964-10-23
Publication date: 1966-04-25

Description


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  Verfahren zur Feststellung von Flüssigkeitsströmungen in einer
Bodenformation 
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 eine ökonomische Exploitation allmählich oder unvermittelt beenden. Die Herkunft dieser Wassereinbrüche ist durch die üblichen Verfahren der elektrischen Bohrlochmessungen nicht mehr feststellbar, da das Bohrloch mit Rohren. ausgestattet und der Ringraum zwischen Rohr und Gebirge mit Zement verfüllt wurde. Es wurde bereits vorgeschlagen, eine radioaktiv markierte Kunstharzsuspension in die Sonde einzupressen. Hiebei filtern die flüssigen, radioaktiv markierten Harztröpfchen an der porösen Formation aus, erstarren dort und   ermöglichen-durch   eine folgende Messung der   Gammaaktivität,   jene Zone des Gebirges zu erkennen, die porös permeabel und mit der Injektionsstelle (der Perforation) in irgendeiner Weise hydrodynamisch verbunden ist.

   Dieses Verfahren bietet jedoch keine Möglichkeit, im Falle eines einwandfreien technischen Zustandes der Sonde zwischen Sogkegeln, lateralen Wassereinbruchen oder gehobenen Wasserkontakten zu unterscheiden. 



   Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren zu schaffen, durch welches Strömungen von Flüssigkeiten in der Bodenformation festgestellt werden können, und die Erfindung besteht hiebei im wesentli- 
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 tion gelöst wird, zu den zu untersuchenden Stellen mit Hilfe einer Trägerflüssigkeit gepresst wird, worauf die Strahlung an den zu untersuchenden Stellen in Zeitabständen, gegebenenfalls nach einer aktivierenden Bestrahlung, gemessen wird. Durch das strömende Öl bzw. das strömende Wasser wird das Markierungsmaterial selektiv ausgewaschen, und der Vergleich von zwei in Zeitabstand voneinander vorgenommenen Messungen der Strahlungsintensität ermöglicht einen Rückschluss darauf, ob an den betreffenden Stellen Wasser oder Öl strömt.

   Wurde ein Markierungsmaterial in einer nur durch Wasser und nicht durch   Ölvon der Formation lösbarenForm verwendet und ist beider zweitenMessung an einer   Stelle die Strahlungsintensität über das natürliche, durch die Halbwertzeit bedingte Ausmass abgesunken, so kann man daraus schliessen, dass die betreffende Stelle von Wasser durchströmt ist. Wird ein Markierungsmaterial in einer nur durch Öl und nicht durch Wasser von der Formation lösbaren Form verwendet, so ermöglicht die analoge Messung den analogen Schluss in bezug auf den   Strömungsweg   des Öls. Zweckmässig wird ein Markierungsmaterial in einer Form verwendet, in welcher es nur allmählich, d. h. beispielsweise im Verlauf von Wochen, aus der Formation durch Wasser bzw. durch Öl gelöst wird.

   In diesem Falle wird eine grö- ssere Genauigkeit der Feststellung ermöglicht, da sich die Messung über längere Zeiträume erstrecken kann. Die erste Messung erfolgt jedenfalls unmittelbar oder bald nach dem Einpressen des Markierungsmaterials. Im allgemeinen wird dann eine zweite, im Zeitabstand erfolgende Messung genügen, um die Veränderungen feststellen zu können, jedoch können auch in Zeitabständen mehrere Messungen vorgenommen werden. Das Verfahren wird hiebei so durchgeführt, dass bei Einpressen des   Marklerungsmaterials   

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 in einer nur durch Wasser aus der Formation lösbaren Form Öl als Trägerflüssigkeit und bei Einpressen eines Markierungsmaterials in einer nur durch Öl aus der Formation lösbaren Form Wasser als Trägerflüssigkeit verwendet wird. 



   Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung kann so vorgegangen werden, dass radioaktives Markierungsmaterial zu den zu untersuchenden Stellen in einer Bohrsonde gepresst wird, die Radioaktivität inderSonde entlang des zu untersuchenden Bereiches nach Entfernung des gegebenenfalls in der Sonde ver-   - bliebenen   Restes der markierten Trägerflüssigkeit gemessen wird und diese Messung nach Ablaufeines Zeitintervalles wiederholt wird. 



   Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren so durchgeführt, dassradioinaktives, durch Bestrahlung aktivierbares Markierungsmaterial zu den zu untersuchenden Stellen in einer Bohrsonde gepresst   wird,'nach Entfernung   des gegebenenfalls in der Sonde verbliebenen Restes der   markierten Trägerflüssigkeit das Markierungsmaterial   durch eine in die Sonde gesenkte Strahlungsquelle in dem zu untersuchenden Bereich zwischen zwei vorbestimmten Horizonten aktiviert wird, hierauf die Radioaktivität in der Sonde entlang des zu untersuchenden Bereiches gemessen wird und diese Messung nach Ab-   laufeinesZeitintervalles   wiederholt wird.

     Dies hat gegenüber der   Verwendung von radioaktiven Stoffen als 
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 schränkt sich auf denjenigen Anteil des Markierungsmaterials, welcher an der Formation haftet. Dieses Markierungsmaterial wird nur zum Teil allmählich ausgeschwemmt, und der in der Sonde verbleibende Anteil des Markierungsmaterials ist überhaupt ungefährlich. Insbesondere, wenn das Markierungsmaterial in einer Form verwendet wird, in welcher es durch Wasser bzw. Öl nur allmählich langsam aus der Formation gelöst wird, gelangen die radioaktiven Stoffe nur in sehr geringem Ausmass an die Erdoberfläche, so dass eine dadurch entstehende Gefährdung praktisch zu vernachlässigen ist. 



    GemässeinerandernbevorzugtenAusführungsformdesVerfahrenskann so vorgegangen werden, dass ein    aus radioaktiven Stoffen mit geringer Halbwertzeit und radioinaktiven, durch Bestrahlung aktivierbaren Stoffen bestehendes Markierungsmaterial zu den zu untersuchenden Stellen in einer Bohrsonde gepresst wird,   nachentfernung   des gegebenenfalls in der Sonde verbliebenen Restes der markierten Trägerflüssigkeit, die Radioaktivität in der Sonde entlang des zu untersuchenden, Bereiches gemessen wird,

   nach Ablauf eines der Halbwertzeit des radioaktiven Stoffes des Markierungsmaterials entsprechenden Zeitintervalles derradioinaktiveStoff des Markierungsmaterials durch eine in die Sonde gesenkte Strahlungsquelle in den   zu untersuchenden Bereich aktiviert   wird und hierauf die Messung der Strahlung in diesem Bereich wiederholt wird. Auch hier wird der Vorteil erreicht, dass der gegebenenfalls in der Sonde verbleibende Rest der markierten Trägerflüssigkeit, welcher aus der Sonde entfernt wird, keine   gefährlichenradioaktivenstrah-   len enthält, da die Bestandteile des Markierungsmaterials, soweit sie radioaktiv sind, nur eine sehr geringe Halbwertzeit haben.

   Es wird aber darüber hinaus noch der Vorteil erreicht, dass auch als radioinak-   tiveStoffe,   welche nachträglich durch Bestrahlung aktiviert werden, solche Stoffe verwendet werden können, welche eine sehr geringe Halbwertzeit aufweisen, weil ja die Aktivierung dieser Stoffe durch Bestrahlung erst knapp vor der Messung erfolgen muss. 



   Bei beiden Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens, bei welchen radioinaktive Stoffe verwendet werden, welche erst durch Bestrahlung im Bereich der Sonde aktiviert werden, tritt der weitere Vorteil auf, dass die Aktivierung sich nur auf den zu untersuchenden Bereich der Sonde erstrecken muss. 



  HiebeiwirdMarkierungsmaterial, welches oberhalb oder unterhalb dieses Bereiches in die Formation eingedrungen ist und gegebenenfalls von dort langsam ausgeschwemmt wird, nicht aktiviert, und es wird dadurch die Menge des an die Erdoberfläche gelangenden radioaktiven Materials auf ein Minimum beschränkt. 



   Im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens kann das mittels der Trägerflüssigkeit in die Sonde eingepresste Markierungsmaterial in der Formation auf verschiedenste Weise festgehalten werden. Das Markierungsmaterial kann beispielsweise durch die Formation aus der Trägerflüssigkeit herausfiltriert werden. Das Markierungsmaterial kann jedoch auch an der Formation adsorbiert werden, wenn diese geeignete Adsorptionseigenschaften besitzt, wiedies bei gewissen Tonen oder Sanden der Fall ist. Gemäss der Erfindung kann beispielsweise derart vorgegangen werden, dass bei Verwendung eines durch Wasser aus der Formation lösbaren Markierungsmaterials als Markierungsmaterial ein Kationen- oder Anionenaustauschharz verwendet wird, an welchem radioaktive oder radioaktivierbare Kationen bzw. radioaktive oder radioaktivierbare Elemente enthaltende Anionen adsorbiert sind.

   DieseKationen-oderAnionenaustauschharze werden hiebei durch die Formation aus der Trägerflüssigkeit herausfiltriert und werden bei geeigneter Wahl der Korngrösse der Austauschharze auch in der Formation mechanisch festgehalten. Diese Kationen 

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 bzw. Anionen werden dann, wenn das   Austauschharz   von Wasser durchströmt wird, aus dem Austauschharz zum Teil herausgewaschen und können dann in der aus der Sonde geforderten Flüssigkeit nachgewiesen werden.

   Eine besonders gute Verankerung des Markierungsmaterials in der Formation ergibt sich, wenn   gemässder Erfindung alsMarkierungsmaterialeinhärtbarer   Kunststoff verwendet wird, in welchem eine ein radioaktives oder ein   radidaktivierbares   Element enthaltende Komponente zumindest schwach öllöslich bzw.   schwachwasserlöslichist. Wennhiebeiein   durch Wasser aus der Formation entfernbares Markierungsmaterial verwendet werden soll, soll zweckmässig gemäss der Erfindung als Kunstharz ein Phenolformaldehydharz verwendet werden, wobei der saure Härter für dieses Phenolformaldehydharz das Salz einer starken Säure eines radioaktiven oder radioaktivierbaren Elementes, beispielsweise Sc 46, Fe 59, Zn 65, Co 56 oder Co 60 enthält.

   Wenn anderseits ein nur durch Öl aus der Formation entfernbares Markierungsmaterial Verwendung finden soll, ist es zweckmässig, wenn gemäss der Erfindung als Markierungsmaterial härtbare Kunststoffe verwendet werden, in welchen Salze von radioaktiven oder radioaktivierbaren Elementen mit hochmolekularen Fettsäuren,   insbesondere solchen mit 10 - 40 C-Aromen,   fein verteilt sind. 



  Eine besonders wirtschaftliche Arbeitsweise ergibt sich, wenn als Markierungsmaterial chemische Verbindungen von radioaktiven oder radioaktivierbaren Elementen verwendet werden, mit deren Hilfe in der Formation Fällungen erzeugt werden können. Es ist dann lediglich erforderlich, bei Verwendung von nur durch Wasser aus der Formation entfernbaren Markierungsmaterialien in der Formation wasserlösliche Salze vonradioaktivenoderradioaktivierbaren Metallen einzubringen, die mit wasserlöslichen   Silikaten Fäl-   lungen ergeben, wobei die wasserlöslichen Silikate in die Formation vor oder nach dem Einbringen der Metallsalze in die Formation eingebracht werden, oder in die Formation unter Hydrolyse schwer lösliche Verbindungen bildende Verbindungen von radioaktiven oder radioaktivierbaren Elementen einzubringen,

   wobei vor oder nach dem Einbringen der hydrolysierbaren Verbindungen Wasser in die Formation eingebracht wird bzw. bei Verwendung von nur durch Öl aus der Formation entfernbaren MarkierungsmarerialienLösungen von Salzen radioaktiver oder radioaktivierbarer Elemente in die Formation einzupressen, wobei vor oder nach dem Einpressen dieser Salze in die Formation Lösungen von hochmolekularen Karbonsäuren in die Formation eingepresst werden. 



   In allen diesen Fällen ist es zweckmässig, wenn das Markierungsmaterial in der Formation zusätz-   lichdurcheinhärtbares   Kunstharz fixiert wird, da damit auch bei hoher Produktion der Sonde einem Ausschwemmen des Markierungsmaterials aus der Sonde wirksam entgegengetreten werden kann. 



   Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen und an Hand der Zeichnungen näher erläutert. 



   In den Zeichnungen zeigen die Fig. 1 und 2   y -Strahlungsmessungen   unmittelbar nach Einbringen des   Markierungsmateriales in eine Fördersonde und   einige Zeit nach Einbringen dieses Markierungsmateriales. 



   Die Fig. l bezieht sich auf das folgende Beispiel 1 und zeigt ein y-Strahlendiagramm, wie es durch zwei im Zeitabstand voneinander vorgenommene Messungen in einer Sonde in den Teufen 1690 m - 1740 m erhalten worden war. In diesem Diagramm, auf dessen Abszisse die   y-Strahlungsaktivität   in p R/h und auf dessen Ordinate die Teufe aufgetragen ist, stellt die Kurve B. die unmittelbar nach Einbringen 
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 ten liegenden Förderstrecken bezeichnet. 



   Die Fig. 2 bezieht sich auf das Ausführungsbeispiel 2 und zeigt in einer der Fig. 1 ähnlichen Weise die   y-Strahlenaktivität inderMesssonde   unmittelbar nach dem Einbringen des Markierungsmaterials (Kurve D) und nach Ablauf einiger Zeit (Kurve C), wobei in dieser Fig. 2 noch die das Bohrlochrohr 2, die produktiven Horizonte und die zwischen der Formation und dem Bohrlochrohr liegende   Riugraumzementa-   tion 3 zeigt.   Die einzelnen Schichten des produktiven Horizontes bestehen aus Sandschichten l   und   zwischendiesenSandschichten eingelagerten Mergelschichten   4, welche zwischen dem Hangenden 5, und dem Liegenden 6 liegen. 
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 hydharzes der   Handelsbezeichnung"Deresit",   gelöst in 50 1 Spiritus, vermischt mit 2 mC Scandium46. 



  Unmittelbar nach der Injektion wurde Gamma-Messung I (Fig. l, Kurve B) gefahren und die angestrebte   Bildung eines radioaktiven Harzfilmes an den Sanden um die Förderperforation als vollzogen erkannt. 



  Nach Ausfördern von 500m Bruttoflüssigkeit aus der Förderperforation wurde die Gamma-Messung wieder-    holt (Kurve A Fig. l). Es zeigt sich, dass die tieferen Teile der Förderstrecken eine nahezu vollkommene Abschwemmung dieses Films aufwiesen, während die höheren Teile der Förderstrecke nur geringfügige Un- 

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      FundBeispiel 2 :   Eine Sonde fördert, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, aus einer erdgasfüllrenden Sandlage 1 die über ihre gesamte Mächtigkeit (23 m) gasführend und durch eine in der Tiefbohrtechnik allgemein übliche Komplettierungsart, etwa durch Verrohrung 2, Ringraumzementation 3 und Kugelperforation 7 erschlossen ist. 



   Nach längerer Gasförderung tritt ein zunächst geringer, jedoch rasch zunehmender Wassereinbruch auf, der zu einer Verringerung der Förderleistung auf 1/3 der anfänglichen Förderleistung führt. 



   Um   die Ursache der Verwässerung   zu klären, werden in die fördernde Sandlage zunächst 2000 1 völlig   wasserfreier Propylalkohol'miteinemnicht-ionischen oberflächenaktivenStoff,   so beispielsweise   0, 1% Poly-   glykoläthylester eingepresst. Durch einen Puffer aus 1000 1 Dieselkraftstoff getrennt folgt eine Injektionsmenge von 10. 000 g SiCl4 in 3000   l   Dieselkraftstoff. Sobald letztere Mischung in die poröse Formation   eingebracht wurde, folgte eine weitere Injektion von 3000 1 Wasser mit 3000 g FeCl enthaltend 20 mC Fe9. Die Reaktion zwischen SiCl4 und Wasser, verläuft nun in der bekannten heftigen und spontanen Art,   wobei eisenhältige Silikagele im Porenraum ausfallen.

   Nach Durchspülen der Sonde mit einer beliebigen Zirkulationsflüssigkeit wird mittels einer Gammasonde die Gammaaktivität des Gasträgers vermessen und registriert (Kurve D). 



     Die Sonde wird nun für etwa f6 Tage in Produktion   gesetzt. Da, wie hinlänglich bekannt, diese durch 
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Fällung. gebildetenrenden Bereich die volle Gammaaktivität erhalten bleibt. 



   Nach   10-tägiger Förderungwird   eine zweite Gammamessung vorgenommen (Kurve C). Die hier wesentlich verminderte Aktivität um   Höhenkote 1615   m erklärt sich in der oben beschriebenen Art. 



   Der Fachmann hat nun die Möglichkeit, durch ein in der Tiefbohrtechnik   übliches Verfahren diese als   lateralen Wasserzufluss erkannte Förderstörung zu beheben. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
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Claims

von Erdölsonden, dadurch gekennzeichnet, dass radioaktives und bzw. oder durch Be-2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Markierungsmaterial in einer durch Wasser bzw. Öl nur allmählich lösbaren Form zu den zu untersuchenden Stellen gepresst wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einpressen des Markierungsmaterials in einer nur durch Wasser aus der Formation lösbaren Form Öl als Trägerflüssigkeit undbeiEinpresseneinesMarkierungsmaterials in einer nur durch Öl aus der Formation lösbaren Form Wasser als Trägerflüssigkeit verwendet wird.

4. Verfahren nachAnspruchl, 2oder3, dadurch gekennzeichnet, dassradioaktivesMar- kierungsmaterial zu den zu untersuchenden Stellen in einer Bohrsonde gepresst wird, die Radioaktivität in der Sonde entlang des zu untersuchenden Bereiches nach Entfernung des gegebenenfalls in dei Sonde ver- bliebenen Restes der markierten Trägerflüssigkeit gemessen wird und diese Messung nach Ablauf eines Zeitintervalls wiederholt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 doer 3, dadurch gekennzeichnet, dassradioinaktives, durch Bestrahlung aktivierbares Markierungsmaterial zu den zu untersuchenden Stellen in einer Bohrsonde gepresst wird, nach Entfernung des gegebenenfalls in der S onde verbliebenen Restes der markierten Trägerflüssigkeit das Markierungsmaterialdurcheine in die Sonde gesenkte Strahlungsquelle in dem zu untersuchenden Bereich zwischen zwei vorbestimmten Horizonten aktiviert wird, hierauf die Radioaktivität in der Sonde entlang des zu untersuchenden Bereiches gemessen wird und diese Messung nach Ablauf eines Zeitintervalls wiederholt wird.

6. VerfahrennachAnspruchl, 2oder3, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus radioaktiven Stoffen mit geringer Halbwertszeit und radioinaktiven, durch Bestrahlung aktivierbaren. Stoffen bestehen- <Desc/Clms Page number 5> des Markierungsmaterial zu den zu untersuchenden Stellen in einer Bohrsonde gepresst wird, nach Entfer- nung des gegebenenfalls in der Sonde verbliebenen Restes der markierten Trägerflüssigkeit die Radioaktivi- tät inderSondeentlangdes zu untersuchenden Bereiches gemessen wird,

nach Ab lau feines derIJalb wertszeit des radioaktiven Stoffes des Markierungsmaterials entsprechenden Zeitintervalls der radioinaktive Stoff des Markierungsmaterials durch eine in die Sonde gesenkte Strahlungsquelle in dem zu untersuchenden Bereich aktiviert wird und hierauf die Messung der Strahlung in diesem Bereich wiederholt wird.

7. VerfahrennacheinemderAnsprüchelbis6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwen- dung eines durch Wasser aus der Formation lösbaren Markierungsmaterials als Markierungsmaterialein Kationen- oder Anionenaustauschharz verwendet wird, an welchem radioaktive oder radioinaktive Ka- tionen bzw. radioaktive oder radioaktivierbare Elemente enthaltende Anionen adsorbiert sind.

8. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Mar- kierungsmaterial ein härtbarer Kunststoff verwendet wird, in welchem eine ein radioaktives oder einra- dioaktivierbares Element enthaltende Komponente zumindest schwach öllbslkh bzw. schwach wasserlös- lich ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines nur durch Wasser aus der Formation entfernbaren Markierungsmaterials als Kunstharz ein Phenolformaldehyd- harzverwendetwird, wobei der saure Härter für dieses Phenolformaldehydharz das Salz einer starken Säure eines radioaktiven oder radioaktivierbaren Elementes, beispielsweise Sc 46, Fe 59, Zn 65, Co 56 oder Co 60, enthält.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ver- wendung eines nur durch Öl aus der Formation entfernbaren Markierungsmaterials als Markierungsmaterial härtbare Kunststoffe verwendet werden, in welchen Salze von radioaktiven oder radioaktivierbaren Ele- menten mit hochmolekularen Fettsäuren, insbesondere solchen mit 10 - 40 C-Atomen, fein verteilt sind.

11. VerfahrennacheinemderAnspruchelbis6, dadurch gekennzeichnet, dass als Markie- rungsmaterial chemische Verbindungen von radioaktiven oder radioaktivierbaren Elementen verwendet werden, mit deren Hilfe in der Formation Fällungen erzeugt werden können.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von nur durch Wasser aus der Formation entfernbaren Markierungsmaterialien in der Formation wasserlösliche Sal- ze von radioaktiven oder radioaktivierbaren Metallen eingebracht werden, die mit wasserlöslichen Sili- katenFällungenergeben, wobeidie wasserlöslichen Silikate in die Formation vor oder nach dem Einbrin- gen der Metallsalze in die Formation eingebracht werden.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung vonnur durch Wasser aus der Formation entfernbaren Markierungsmaterialien in die Formation unter Hydrolyse schwer lösliche Verbindungen bildende Verbindungen von radioaktiven oder radioaktivierbaren Elementen eingebracht werden, wobei vor oder nach dem Einbringen der hydrolisierbaren Verbindungen Wasser in die Formation eingebracht wird.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von nur durch Öl aus der Formation entfernbaren Markierungsmaterialien Lösungen von Salzen radioaktiver oder radioaktivierbarer Elemente in die Formation eingepresst werden und vor oder nach dem Einpressen dieser Salze in die Formation Lösungen von hochmolekularen Karbonsäuren in die Formation eingepresstwer- den.

15. Verfahrennacheinem der Ansprüche l bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Mar- kierungsmaterial in der Formation zusätzlich durch ein härtbares Kunstharz fixiert wird.