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Verfahren zur Feststellung und Behebung von Undichtheiten in der Begrenzung eines Förderhorizontes
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Feststellung und Behebung von Undichtheiten in der Begrenzung eines Förderhorizontes bei Tiefbohrungen, u. zw. insbesondere beim Betrieb von Erdöl- oder Erdgassonden. Insbesondere bei Erdöl- oder Erdgassonden kommt es häufig vor, dass Medien aus andern Horizonten in den Förderhorizont eindringen und damit die Förderung stören. So ist es beispielsweise des öfteren zu beobachten, dass Wasser- oder Gaseinbrüche in einen Öl fördernden Horizont erfolgen. Es ist bekannt, in solchen Fällen Dichtungsmaterial einzupressen, jedoch führt dies nicht zum Erfolg, wenn die Ursache solcher Einbrüche fremder Medien eine andere ist als die vermutete.
Es wurde daher bereits vorgeschlagen, radioaktive Spurstoffe einzupressen und dann die Strahlung im Bereiche der Sonde zu messen. Wenn die Ursache des Einbruchs fremder Medien aus andern Horizonten in einer fehlerhaften Zementierung des die Sonde umgebenden Ringraumes liegt, so dringen die eingepressten radioaktiven Spurstoffe in diesen Ringraum ein und es kann an Hand eines durch einen in die Sonde eingeführten Geigerzähler aufgenommenen Strahlungsdiagrammes der Fehler festgestellt werden. In diesem Falle kann der Fehler dadurch behoben werden, dass Zement in den Ringraum eingepresst wird.
Eine Sandschicht von 30 bis 50 cm Stärke schirmt aber bereits die Strahlung ab, so dass man den Weg der radioaktiven Spurstoffe praktisch nur in dem die Sonde umgebenden Ringraum verfolgen kann. Ist aber der Fehler nicht in diesem Ringraum gelegen, sondern sind Risse und Klüfte in einer die klastische Formation des Förderhorizontes begrenzenden dichten Formation vorhanden, so wird dies durch die bisher bekannten Methoden nicht angezeigt. Auch wenn an Hand des Strahlungsdiagrammes in der Sonde festgestellt wird, dass die Zementierung des Ringraumes undicht ist, so bleibt doch noch immer die Möglichkeit offen, dass noch andere Undichtheiten bestehen.
Dies zeigt sich bei dem bekannten Verfahren aber erst, wenn die Förderung wieder aufgenommen wird und es ist dann ein grosser Arbeits- und Zeitaufwand erforderlich, um wieder Dichtungsarbeiten vornehmen zu können. Das Umstellen von der Förderung auf Reparatur der Sonde erfordert einige Tage und der gleiche Zeitraum ist auch erforderlich, um von der Reparatur wieder auf Förderung umzustellen und so kommt es auch dazu, dass, bis man die fehlerhafte Förderung feststellt, die Reparaturmannschaft längst abgezogen ist.
Gemäss einem älteren Vorschlag wird bei der Lokalisierung von Wassereinbrüchen in Bohrsonden ein Markierungsmaterial in einer Form, in welcher es an der Formation durch Öl unlösbar haftet und nur durch Wasser allmählich aus der Formation gelöst wird, mit einer Trägerflüssigkeit in die Sonde eingepresst, die Eintrittsstelle in die Formation bzw. die Sonde in einem bestimmten Horizont abgeschlossen und in der Folgezeit das aus der Sonde geförderte Medium auf seinen Gehalt an Markierungsmaterial untersucht. Auch beim Arbeiten nach diesem älteren Vorschlag ist es nur möglich, nach Wiederaufnahme des Sondenbetriebes Fehlstellen in der Umgebung des Förderhorizontes festzustellen.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, die angegebenen Nachteile zu beheben. Dies gelingt bei einem Verfahren zur Feststellung und Behebung von Undichtheiten in der Begrenzung eines Förderhorizontes,
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wobei die Sonde oberhalb und bzw. oder unterhalb der im Förderhorizont liegenden Perforationen perforiert wird, radioaktive Spurstoffe durch die Perforation der Sonde hindurch in die Formationeingepresst werden und anschliessend die Strahlung des aus der Sonde austretenden Mediums gemessen wird,
wenngemäss der Erfindung nach dem Einpressen der radioaktiven Spurstoffe in die zusätzlichen Perforationen oder in die Perforationen im Förderhorizont die Strahlung des aus den jeweils andern Perforationen austretenden Mediums sowie auch die Strahlung in der Sonde zwischen der Einpressstelle und den jeweils andern Perforationen gemessen wird und Dichtungsmittel durch die zusätzlichen Perforationen oder durch die Perforationen des Förderhorizontes eingepresst wird.
Dadurch, dass die radioaktiven Spurstoffe in dem einen Horizont eingepresst werden und der Austritt derselben im jeweils andern Horizont beobachtet wird, kann jede Undichtheit zwischen diesen beiden Horizonten festgestellt werden und dadurch, dass die Strahlung in an sich bekannter Weise zwisehen diesen Horizonten in der Sonde gemessen wird, kann festgestellt werden, ob der Fehler in der Zementierung des Ringraumes liegt. Es kann dann dementsprechend Dichtungsmaterial eingepresst werden, um die Undichtheit zu beheben. Hierauf wird gemäss der Erfindung das Einpressen der radioaktiven Spurstoffe und des Dichtungsmaterials so lange wiederholt, bis das aus den betreffenden Perforationen austretende Medium keine Strahlung mehr zeigt.
Während sich bisher noch verbleibende Undichtheiten erst nach Wiederaufnahme des Förderbetriebes herausstellten, wird durch das erfindungsgemässe Verfahren die Gewähr geboten, dass alle Undichtheiten zwischen den beiden Förderhorizonten behoben sind, bevor die Sonde wieder auf Förderbetrieb umgestellt wird. Man kann daher die Kosten und den Zeitaufwand für mehrmalige Umstellung von Reparatur auf Förderbetrieb und vom Förderbetrieb wieder auf Reparatur ersparen. Ein zusätzlicher Zeitgewinn gegenüber der bekannten Vorgangsweise ergibt sich dadurch, dass bisher der Förderbetrieb erst aufgenommen werden konnte, wenn mit Sicherheit anzunehmen war, dass
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kann abernen sogar unmittelbar nach Einpressen desDichtungsmateriales radioaktive Spurstoffe eingepresst werden, so dass die Reparaturarbeiten in einem Zug fortgesetzt werden können.
Dadurch wird naturgemäss ein wesentlicher Zeitgewinn ermöglicht und die Dauer der Betriebsunterbrechung wird auf ein Mindestmass herabgesetzt.
Um zu ermöglichen, die Prüfungsvorgänge in möglichst kleinen Zeitabständen durchzuführen, sollen gemäss der Erfindung radioaktive Spurstoffe mit kleiner Halbwertszeit, vorzugsweise mit einer Halbwerts- zeit von 1 bis 6 Tagen, eingepresst werden, so dass die Messung des letzten Ergebnisses nach Möglichkeit nicht durch die vorhergehenden Prüfungen verzerrt wird.
Im allgemeinen ist die Art der Formationen im Bereich der Sonde bekannt, so dass man schon aus der Art des in den Förderhorizont eingedrungenen Mediums darauf schliessen kann, ob dieses Medium von oben her oder von unten her in den Förderhorizont gelangt ist. Dementsprechend wird man die zusätz- lichen Perforationen oberhalb oder unterhalb des Förderhorizontes anbringen und es wird im allgemeinen genügen, nur an einer Stelle, sei es oberhalb oder unterhalb, die Sonde zusätzlich zu perforieren und erst dann, wenn sich dies als unzureichend herausgestellt hat, noch andere zusätzliche Perforationen an- zubringen. Es können aber auch naturgemäss von vornherein sowohl oberhalb als auch unterhalb des
Förderhorizontes zusätzliche Perforationen geschossen werden.
In allen Fällen ist es erforderlich, in der
Sonde in an sich bekannter Weise Packer zwischen den verschiedenen Perforationsstellen zu setzen.
Man kann nun wohl aus dem Vergleich der Messung der Strahlungsintensität in dem Bereich der
Sonde zwischen den Perforationen und der Strahlungsintensität des aus den jeweils andern Perforationen austretenden Mediums gewisse Rückschlüsse auf die örtliche Lage der Undichtheiten ziehen, jedoch ergibt dies noch keinen hinreichend genauen Aufschluss über die Grösse der Undichtheiten bzw. die Weite der in der dichten Formation bestehenden Klüfte. Gemäss der Erfindung können nun radioaktive Spurstoffe in Form von Körnern mit einer Trägerflüssigkeit eingepresst werden. Wenn man feststellt, dass die Körner zu den jeweils andern Perforationen durchgeschwemmt werden, so müssen die Klüfte weit genug sein, um diese Körner hindurchzulassen.
Noch genauer kann in der Weise vorgegangen werden, dass in Stufen hintereinander radioaktive Spurstoffe in verschiedenen Korngrössen eingepresst werden, wobei die Korngrösse in jeder Stufe im wesentlichen einheitlich ist. Hiebei wird zweckmässig mit den grössten Korngrössen beginnend das Verfahren fortgesetzt, bis keine Strahlung des aus der Perforation des jeweils andern Horizontes austretenden Mediums zu beobachten ist. Auf diese Weise kann man verhältnismässig genau feststellen, von welcher Korngrösse an die Radionukliden die Klüfte passieren können und welehe Weite somit die Klüfte aufweisen.
Es kann nun gemäss der Erfindung der Feinheitsgrad des eingepressten Dichtungsmittels entsprechend dem Feinheitsgrad desjenigen Mediums eingestellt werden,
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die Perforation --19-- eingebrachte Tritium ermöglicht die synchrone Kontrolle der Isolation der Formation --14-- gegen die Formation --13--.
Nach Ziehen des Doppelpackers --21-- kann die Sonde aus der ölführenden Formation --5-- ohne weiteren Wasserzufluss in Produktion gesetzt werden. Anfallende geringe Wassermengen oder spätere spontane Wassereinbrüche, wie sie gegen Ende des Exploitationsverlaufes gelegentlich neuerlich als Folge des natürlichen Wassernachschubes in --12-- oder als Folge von Erosionskesseln auftreten, (vgl.
Fig. l, bei-23-) können, wie oben ausgeführt, durch Analyse auf KrundH ermittelt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Feststellung und Behebung von Undichtheiten in der Begrenzung eines Förderhorizontes, wobei die Sonde oberhalb und bzw. oder unterhalb der im Förderhorizont liegenden Perforationen perforiert wird, radioaktive Spurstoffe durch die Perforationen der Sonde hindurch in die Formation eingepresst werden und anschliessend die Strahlung des aus der Sonde austretenden Mediums ge-
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in die zusätzlichen Perforationen oder in die Perforationen im Förderhorizont die Strahlung des aus den jeweils andern Perforationen austretenden Mediums sowie auch die Strahlung in der Sonde zwischen der Einpressstelle und den jeweils andern Perforationen gemessen wird und Dichtungsmittel durch die zusätzlichen Perforationen oder durch die Perforationen des Förderhorizontes eingepresst wird.