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Verfahren zum hydraulischen Aufbrechen einer unterirdischen Formation, die ein Bohrloch umgibt
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum hydraulischen Aufbrechen einer unterirdischen Formation, die ein Bohrloch umgibt, wobei eine viskose Flüssigkeit durch eine Futterrohrleitung abwärts in einen Spalt in der Formation fliesst.
Die hydraulische Spaltenbildung wird in grossem Umfang zum Anregen der Produktion von Rohöl und Erdgas aus Bohrlöchern in Lagerstätten von geringer Durchlässigkeit angewendet. Normalerweise muss dabei in ein Bohrloch ein Spaltenbildungsmedium eingepresst werden, das ein suspendiertes Stützmittel enthält. Das Einpressen muss in einer solchen Menge erfolgen, dass in der freigelegten Formation ein Spalt gebildet wird. Durch fortgesetztes Einpressen des Mediums in das Bohrloch in einer grossen Menge pro Zeiteinheit wird der Spalt erweitert und zwischen seinen Wandungen eine Schicht aus Teilchen des Stützmittel aufgebaut. Diese Teilchen verhindern ein vollständiges Schliessen des Spaltes, wenn das Medium anschliessend in die benachbarte Formation abläuft. Es bildet sich somit ein Durchlassweg, der von dem Bohrloch in die Formation führt.
Der Zufluss durch diesen Durchlassweg ist von den Abmessungen des Spaltes, der Korngrösse des Stützmittel, der Porosität und dem Arbeitsdruck abhängig. Bei den üblichen Spaltenbildungsverfahren hat es sich gezeigt, dass die Spalten selten breiter waren als etwa 0, 64 cm, und dass eine Durchlässigkeit von mehr als etwa 635000 Millidarcy-cm selten erhalten wird (1 Darcy ist die Durchlässigkeit eines porösen Mediums, das unter einem Druck oder einem hydraulischen Druckgefälle von 1 at/cm eine Strömung von 1 m1jsec/crrt eines Strömungmittels mit einer Viskosität von 1 Centipoise durchlässt). Die durchschnittliche Spaltbreite und die Durchlässigkeit sind beträchtlich niedriger als die angegebenen Werte.
Die Filterverlustwerte der Medien, die bei der hydraulischen Spaltenbildung verwendet werden, müssen so niedrig sein, dass sie die Erzeugung und Aufrechterhaltung der erforderlichen Drücke durch Einpressen von angemessenen Mengen pro Zeiteinheit gestatten. Dazu ist es normalerweise erforderlich, dass diese Medien entweder sehr hohe Viskositäten haben oder die Filterverluste beeinflussende Mittel enthalten, welche die Poren in der Formation verlegen. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, Medien zu verwenden, die eine geringe Eindringwirkung und Viskosität von 5000 Centipoise oder mehr bei atmosphärischen Temperaturen haben, doch benutzt man im allgemeinen Medien von viel geringerer Viskosität.
Beispiele für geeignete Medien sind Rohöle und Erdölfraktionen mit Viskositäten bis zu etwa 200 Centipoise, aluminiumseifenhaltige Kohlenwasserstoffgele, Polymerisate u. ähnl. Verdickungsmittel, vorübergehend gebildete Emulsionen, die so eingestellt sind, dass sie brechen, ehe die Produktion des Bohrloches wieder aufgenommen wird, und wässerige Lösungen, die Polymerisate und andere Zusätze enthalten. Derartige Strömungsmittel haben hohe Filterverlustwerte, sofern sie keine die Filterverluste beeinflussenden Mittel oder andere Zusätze enthalten, welche die Poren der Formation zu verlegen trachten.
Viele der als Verdickungsmittel oder Gelierungsmittel verwendeten Substanzen
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ähnl.Wasser-Öl-Emulsionen, die aus hochviskosen Rohölen oder Erdölfraktionen hergestellt worden sind, wässerige Lösungen von Verdickungs- oder Gelbildungsmitteln, dilatante viskose Lösungen u. dgl. Diese Medien sind nicht alle gleich wirksam, und bestimmte hochviskose Medien werden gegenüber andern bevorzugt. Es hat sich gezeigt, dass für die Verwendung im Rahmen der Erfindung besonders hochviskose Wasser-in-Öl-Emulsionen geeignet sind, die durch den Zusatz von Wasser oder Sole zu einem schweren Rohöl oder einer hochsiedenden Erdölfraktion in Anwesenheit eines geeigneten Tensids hergestellt werden, das einen Verteilungskoeffizienten von etwa 1 hat.
Die für die Anwendung der Erfindung erforderliche Viskosität des Spaltenbildungsmediums ist von der Durchlässigkeit und Porisität der Formation, in dem die Spalte gebildet werden soll, dem Filterdruck des Mediums in der Spalte, der in der Spalte herrschenden Temperatur und den rheologischen Eigenschaften des verwendeten Mediums abhängig. Im allgemeinen haben die verwendeten Medien bei atmosphärischer Temperatur eine Viskosität zwischen etwa 100 und 20000000 Centipoise. In Bohrlöchern von mittlerer Tiefe verwendet man gewöhnlich am besten Medien mit einer Viskosität von etwa 500 bis 500000 Centipoise bei atmosphärischer Temperatur. In tieferen Bohrlöchern, in denen Temperaturen von oder über 1490C auftreten können, ist gewöhnlich die Verwendung schwererer Medien mit einer Viskosität von mehr als 500000 Centipoise bei atmosphärischer Temperatur vorteilhaft.
Bei den Formationstemperaturen hat das hochviskose Medium vorzugsweise mindestens eine Vis-
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hochviskosen Mediums bei der Formationstemperatur in Centipoise, k die Durchlässigkeit der Formation für das hochviskose Medium in Millidarcy, zo der Porenanteil der Formation, als Dezimalbruch ausgedrückt, und Pc die Differenz zwischen dem Strömungsmitteldruck in der Spalte und dem Formationsdruck in kg/cm 2. Den Strömungsmitteldruck in der Spalte erhält man durch Multiplikation des Spaltgradienten (in kg/cm /m) mit der Tiefe (in m) und Addition des Reibungsdruckverlustes in der Spalte.
Der Spaltengradient ist ein Mass des Druckes, der zum Aufbrechen der Formation erforderlich ist ; er beträgt normalerweise etwa 3, 04 bis 3, 9 kg/cm /m. Der Reibungsdruckverlust kann annähernd durch die Gleichung
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3 (sec,p die Viskosität des Strömungsmittels in Centipoise, L die Spaltenlänge in m, h die Spaltenhöhe in m und w die Spaltenbreite in m. Werte für L, h und w können mit Hilfe von in der Literatur angegebenen Gleichungen für vertikale Spalten ermittelt werden. Normalerweise bevorzugt man Newtonsche oder dilatante Medien, weil ihre Viskosität durch die Schergeschwindigkeit nicht beeinflusst wird.
Besonders gut geeignet sind Medien, die bei derFormationstemperatur eine Viskosität von 100 Centipoise oder mehr haben, doch ist eine derartige Viskosität in heissen Bohrlöchern unter Umständen schwer zu erzielen.
Zu den imRahmen derErfindungverwendbaren,schwerenRohölen undErdölfraktionen gehörenhoch- viskose Rohöle, Rückstandsfraktionen der Vakuumdestillation, schwere Schmieröle, Heizöle Nr. 6, Rückstandsheizöle mit niedrigem Fliesspunkt, Extraktfraktionen der Phenolextraktion von Schmierölen, durch direkte Destillation gewonnener Asphalt, sowie Tieftemperatur-Gilsonite u. ähnl. Kohlenwasserstofföle mit einer Viskosität von etwa 100 bis 20000000 Centipoise bei atmosphärischer Temperatur. Bevorzugt werden Schweröl mit einer Viskosität von 10000 Centipoise oder mehr bei atmosphärischer Temperatur.
Fig. 1 zeigt in einem Diagramm, wo die kinematische Viskosität y (in cst) gegen die Temperatur ô (in C) aufgetragen ist, die Temperaturabhängigkeit der kinematischen Viskosität von Schwerölen, die sich als geeignet erwiesen haben. Zum Vergleich ist die Kurve für ein Rohöl mit mässiger Viskosität angegeben. Man erkennt, dass die Viskosität mit zunehmender Temperatur rasch abnimmt. Diese Viskositätsänderung kann bei manchen Schwerölen etwas herabgesetzt werden, wenn man ihnen den Viskositätsindex verbessernde Mittel od. dgl. zusetzt. Geeignete Mittel zur Verbesserung des Viskositätindexes sind beispielsweise Verdünnungsöle, welche Methacrylsäure- oder Polyisobutylenpolymerisate enthalten.
In manchen Fällen kann man die Viskositätsveränderung auch durch Einpressen von Wasser, flüssigem Kohlendioxyd, flüssigem Stickstoff od. dgl. zum Kühlen der Formation vor dem Einpressen des Schweröl oder eines andern hochviskosen Spaltenbildungsmediums herabsetzen. Öle mit einer Viskosität über etwa 3000 Centipoise bei der Umgebungstemperatur sind mit üblichen Pumpeinrichtungen nur schwer zu fördern und werden daher vor der Verwendung normalerweise erhitzt. Vorzugsweise
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werden die sehr viskosen Materialien in geheizten Tankwagen an das Bohrloch transportiert und bis zu ihrem Gebrauch auf erhöhten Temperaturen gehalten.
Die Schmierölextrakte u. ähnl. hochviskose Öle, die im wesentlichen frei sind von Substanzen, die in Anwesenheit von leichten Kohlenwasserstoffen aus der Lösung ausfallen, sind für die Zwecke der Erfindung besonders geeignet, insbesondere zur Spaltenbildung in Gasbohrlöchern und von Wassereinpressbohrungen.
Im Rahmen der Erfindung als viskose Spaltenbildungsmedien verwendbare, verdickte oder gelierte Öle können hergestellt werden, indem man zu Rohölen, Dieselöle, Heizölen u. ähnl. flüssigen Kohlenwasserstoffen kolloide Substanzen zusetzt, beispielsweise Asphalt oder Pech, öllösliche Polymerisate von hohem Molekulargewicht, z. B. PolyisoJ) utylen u. dg1. Man kann auch hochviskose napalmartige, gelierte Kohlenwasserstoffe verwenden, die durch den Zusatz von Aluminiumseifen oder gemischten Hydroxy-Aluminiumseifen, z. B. von Gemischen von Aluminiumlaurat und Aluminiumnaphthenat, zu Petroleum oder Rohöl hergestellt werden. Die gelierten Flüssigkeiten sind gewöhnlich keine Newtonschen
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sind auch temperaturempfindlich.
Fig. 2 der Zeichnungen zeigt für verschiedene Schergeschwindigkeiten w das Verhalten eines typischen hochviskosen Gels, das durch den Zusatz von Aluminiumseifen zu einem leichten Heizöl hergestellt worden ist. Die Viskosität dieses Mediums nimmt von einem Anfangswert von 17000 Centipoise bei niedriger Schergeschwindigkeit auf einen Wert von etwa 90 Centipoise bei einer Schergeschwindigkeit von 1020 sec- ab. Bei Verwendung von Gelen sollen die Viskositätswerte daher unter Bedingungen hinsichtlich der Temperatur und der Schergeschwindigkeit bestimmt werden, die jenen vergleichbar sind, die unter den anzuwendenden Einpressbedingungen in der Spalte herrschen.
Die Schergeschwindigkeit kann annähernd durch die Gleichung
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bestimmt werden, dabei ist w die Schergeschwindigkeit (in sec-l), V die Lineargeschwindigkeit des Mediums in der Spalte (in cm/sec), W die Spaltenbreite (in cm) und n der Exponent nach dem Potenzgesetz.
Hochviskose Emulsionen, die für die Verwendung im Rahmen der Erfindung als viskose Spaltenbildungsmedien geeignet sind, können Wasser-in-Öl-oder Öl-in-Wasser-Emulsionen sein. Emulsionen mit hohen Viskositäten unter den in den Spalten herrschenden Bedingungen hinsichtlich der Temperatur und der Schergeschwindigkeit können mit Leuchtöl, Dieselöl, Heizöl, Rohöl oder einem ähnlichen Kohlenwasserstofföl und Wasser, Sole oder einer wässerigen Lösung, die ein geeignetes Tensid oder Emulgationsmittel enthält, hergestellt werden. Bevorzugt werden Tenside, die bewirken, dass die Wandungen des Steig- oder Futterrohres mit Wasser benetzt werden. Verschiedene handelsübliche Tenside können in geeigneten Konzentrationen verwendet werden.
Zu diesen Tensiden gehören die Alkylester der Natriumsulfobernsteinsäure, Alkalimetallsalze von Alkylarylbenzolsulfonsäuren, lösliche Salze von Alkylnaphthalinsulfonsäuren, Alkyläther von Polyalkylenglykolen, Polyalkylenester von Fettsäuren, Polyoxyalkylenanhydrosorbitolester von Fettsäuren, langkettige Aminhydrochloride, Alkylenoxyd-AminKondensationsprodukte, Alkylenoxyd-Alkylphenol-Kondensationsprodukte, langkettige Polyamide, langkettige Dialkylmethylammoniumhalogenide, langkettige Alkoholwasserstoffsulfate, langkettige Carbonsäuren u. dgl. Verfahren'zum Herstellen von geeigneten hochviskosen Emulsionen mit Hilfe derartiger Tenside sind in der Literatur angegeben und werden nachstehend ausführlich beschrieben.
Zu den im Rahmen der Erfindung verwendbaren, hochviskosen, wässerigen Medien gehören wässerige Lösungen, die polymere Verdickungsmittel oder Geliermittel enthalten. Es gibt verschiedene Polymerisate, die zu Wasser, Sole oder Säurelösungen in so hohen Konzentrationen zugesetzt werden können, dass Lösungen oder Gele erhalten werden, die eine hohe Viskosität bei einer gegebenen Schergeschwindigkeit haben. Zu diesen Polymerisaten gehören synthetische Polymerisate, z. B. die Polyacrylamide und sulfonierten Polyvinylaromaten, natürliche Gummiharze, z. B. Guarharz, und bakteriell erzeugte Polymerisate, z. B. solche aus Traubenzucker und die von Bakterien der Gattung Xanthomonas erzeugten Heteropolysaccharide. Die von Bakterien erzeugten Polymerisate und bestimmte synthetische Stoffe, z. B. sulfoniertes Polyvinylstyrol, sind besonders gut geeignet.
Die Verdickungs- oder Geliermittel enthaltenden, wässerigen Medien ähneln den Kohlenwasserstoffgelen, weil sie kein Newtonsches Verhalten zeigen, so dass die Verdickungs- oder Geliermittel in so hohen Konzentrationen verwendet werden müssen, dass die gewünschten Viskositäten unter den im Spalt herrschenden Bedingungen hinsichtlich der
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Temperatur und der Schergeschwindigkeit erhalten werden. In allen der hochviskosen Medien können gegebenenfalls die Filterverlustwerte beeinflussende Mittel, Tenside und andere Substanzen, zugesetzt werden. Bestimmte der polymeren Zusatzstoffe haben polyfunktionelle Eigenschaften und sind besonders gut für die Verbesserung von hochviskosen Gelen geeignet.
Im Rahmen der Erfindung werden als hochviskose Medien Wasser-in-Öl-Emulsionen oder -Suspen- sionen bevorzugt, die durch Beimischen von Wasser oder Sole und eines Tensids zu einem Rohöl, einer Erdölrückstandsfraktion oder einem Raffinerieprodukt mit einer Viskosität von mehr als etwa 500 Centipoise bei atmosphärischer Temperatur erhalten werden. Versuche haben gezeigt, dass Alkalimetallsalze von Diester der Sulfobernsteinsäure, z. B. das Natriumdioctylsulfosuccinat, in Kombination mit Polyalkylenoxydäthern von Alkylestern von aliphatischen Dicarbonsäuren, z. B. Polyäthylenoxydäthern von Diisooctylestem der Bernsteinsäure, Polyoxyäthylenglykoläthern von Dialkyldicarbonsäuren, z. B.
Polyoxyäthylenglykoläthern des Dioctylmaleats, und andere Tenside mit einem Verteilungskoeffizient von etwa 1 zusammen mit sehr viskosen Ölen und Wasser oder Sole zur Herstellung von Wasser-in-Öl-Emulsionen verwendet werden können, die ihre Zusammensetzung in Anwesenheit von freiem Wasser nicht leicht verändern. Derartige Emulsionen nehmen zusätzliches Wasser offenbar nur unter der Einwirkung einer beträchtlichen, zusätzlichen Energie auf und trachten daher zum Abstossen von freiem Wasser.
Infolgedessen können derartige Emulsionen in Anwesenheit eines Films aus freiem Wasser gefördert werden, ohne dass sie ihre hohe Viskosität verlieren. Durch dieses Verhalten wird die Anwendung der Erfindung erleichtert. Die Verwendung derartiger Emulsionen wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Die angegebenen hochviskosen Spaltenbildungsmedien werden zusammen mit Medien von niedrigerer Viskosität verwendet, die bei der Förderung der hochviskosen Medien durch das Steig- oder Futterrohr als Schmiermittel wirken und dadurch die Erzielung von besseren Ergebnissen mit den hochviskosen Medien ermöglichen. Die Medien von niedrigerer Viskosität haben bei atmosphärischer Temperatur normalerweise eine Viskosität unter 10 Centipoise, vorzugsweise unter 1 Centipoise. In manchen Fällen können sie jedoch auch eine etwas höhere Viskosität haben. Zu den geeigneten niedrigviskosen Flüssigkeiten gehören Wasser, wässerige Lösungen, die Salze, Tenside und andere Stoffe enthalten, leichte
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Halogenkohlenwasserstoffe u. dgl.
Die verwendeten Flüssigkeiten sollen bei den in dem Steig- oder Futterrohr vorhandenen Temperaturen beständig und gegenüber dem hochviskosen Spaltenbildungsmedium im wesentlichen indifferent sein. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit verwendet man im allgemeinen Wasser, Sole oder Leuchtöl. Normalerweise soll das niedrigviskose Material mit der hochviskosen Flüssigkeit im wesentlichen nicht mischbar sein, so dass die Vermischung der beiden Substanzen verzögert wird. Ferner wird vorzugsweise ein Entmischer zugesetzt, der die Bildung einer Emulsion verhindert oder verzögert. Dies ist jedoch nicht immer notwendig, wenn zwischen den Viskositäten der beiden Medien ein beträchtlicher Unterschied vorhanden ist und die zum Einpressen verwendete Einrichtung nur zu einer minimalen Vermischung führt.
Das Verhältnis zwischen der Viskosität des hochviskosen Mediums in Centipoise und des Mediums von niedrigerer Viskosität in Centipoise beträgt unter atmosphärischen Temperaturen im allgemeinen etwa 10 : 1, Besonders gute Ergebnisse erzielt man, wenn das Viskositätsverhältnis bei atmosphärischen Temperaturen 100 : 1 oder mehr beträgt. Derartige Viskositätsverhältnisse werden daher bevorzugt.
Bei der Anwendung der Erfindung werden das hochviskose Spaltenbildungsmittel und das Medium von niedrigerer Viskosität in das Steig- oder Futterrohr unter solchen Bedingungen eingepresst, dass zwischen der hochviskosen Flüssigkeit und der Wandung des Steig- oder Futterrohres ein Film aus dem niedrigviskosen Material gebildet wird. Im allgemeinen presst man das viskose Spaltenbildungsmedium vorzugsweise als einen zentralen Strom und getrennt davon das Material von niedrigerer Viskosität durch eine ringförmige oder tangentiale Düse ein, oder durch ein T- oder Y-förmiges Formstück, das am oberen Ende des Steig- oder Futterrohrstranges befestigt ist. Dadurch wird die Bildung und Instandhaltung des niedrigviskosen Films in einem breiten Bereich von Einpressbedingungen erleichtert.
Wenn die beiden Flüssigkeiten miteinander im wesentlichen nicht mischbar sind und man ein geeignetes Tensid oder einen Entmischer verwendet, um die Bildung einer stabilen Emulsion zu verhindern oder zu verzögern, hat es sich gezeigt, dass ein getrenntes Einpressen der Medien nicht immer notwendig ist und sie in
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Einpressens in dem Steig- oder Futterrohr herrschen, trachtet die niedrigviskose Flüssigkeit im Bereich der Rohrwandung eine energiearme Lage einzunehmen.
Tenside, welche die Fähigkeit der hochviskosen Flüssigkeit zum Benetzen der Rohrwandung herabsetzen, oder aus Glas, keramischen oder andem Stoffen
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bestehende Rohrauskleidungen, die von der niedrigviskosen Flüssigkeit leichter benetzt werden als von der hochviskosen Flüssigkeit, sowie spiralförmige Leitflächen oder andere mechanische Einbauten in dem Rohr können die Bildung und Aufrechterhaltung des Films unterstützen. Jedenfalls müssen die Bedingungen derart sein, dass auf der Wandung des Steig- oder Futterrohres ein Film aus dem niedrigviskosen Medium gebildet wird und in dem Strom des Mediums im Bereich seines Aussenumfanges ein Viskositätssprung vorhanden ist. Das Medium hat von der Mitte zum Umfang eine nichthomogene Zusammensetzung.
Der auf diese Weise gebildete Film kann zwischen 3 und 15% des Gesamtvolumens des Mediums einnehmen und bewirkt, dass der Druckverlust in der Rohrleitung nur niedrig ist, normalerweise niedriger als der Druckverlust, dem man durch Einpressen des niedrigviskosen Mediums allein in derselben Gesamtmenge erhielte. Nach dem Eintritt der Medien in die Spalte dringt das die Formation berührende, niedrigviskose Medium schnell in das Gestein ein, während das hochviskose Medium in der Spalte bleibt und zu einem relativ starken Druckverlust zwischen der Spaltenmündung und der Fortpflanzungsstelle der Spalte führt. Dieser Druckverlust und die niedrigen Filterverluste der hochviskosen Flüssigkeit gestatten das Öffnen einer Spalte zu einer viel grösseren Breite als in den üblichen Verfahren.
Die Möglichkeit der Verwendung von grossen Stützmittelteilchen gestattet die Bildung von Spalten mit grossem Leitvermögen.
Fig. 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung, die zum Einpressen des hochviskosen Spaltenbildungsmediums zusammen mit einem Medium von niedrigerer Viskosität dienen kann. Die Vorrichtung besitzt mehrere Behälter --11, 12, 13, 14 und 15--. Diese bestehen gewöhnlich aus offenen Stahlbehältern mit einer Kapazität von 32 ms. Die Behälter sind durch Schlauch- oder andere Leitungen-16, 17, 18, 19 und 20-- parallel an einen Mischer --21-- angeschlossen. Dieser Mischer kann von der Art sein, wie er üblicherweise in Ölfeldern zu Fracarbeiten verwendet wird und besitzt normalerweise Düsen und einen Bandschneckenmischer zum Suspendieren eines Stützmittel, das von den Behältern --22 und 23-- ge- meinsam mit dem viskosen Medium zugeführt wird.
Der Mischer arbeitet tunlichst mit hoher Drehzahl, um eine Ansammlung und Zusammenballung der Stützmittelteilchen zu vermeiden. Wenn der Mischer nicht als Schneckenbandmischer ausgebildet ist, kann man weitere Düsen vorsehen und mit der Mischerpumpe oder einer Hilfspumpe verbinden, damit eine stärkere Bewegung erzielt wird. Von dem Mischer führen Rückleitungen --24-- in je einen der Behälter, so dass das Medium umgewälzt und dadurch das Vormischen der Medien vor dem Zusatz des Stützmittel unterstützt werden kann. Von der Mischeinrichtung führen Austrittsleitungen -25, 26, 27 und 28-- zu Arbeitspumpen-29, 30, 31 und 32-- für die Spaltenbildung. Diese Pumpen sind normalerweise Hochdruck-Triplex-Kolbenpumpen, die gewöhnlich auf Lastwagen montiert sind.
Die Pumpen sind parallelgeschaltet, wie aus den Zeichnungen hervorgeht.
Die Druckleitungen --33, 34, 35 und 36-- sind an die Einpressleitung --37-- angeschlossen, die zu dem Bohrlochkopf -38-- führt. Die Pumpen, die Mischeinrichtung, die Behälter und sonstigen Einrichtungen sind normalerweise in einem gewissen Abstand von dem Bohrloch angeordnet, damit bei einem Brand oder einem Ausbruch die Gefahr möglichst gering ist. Der Behälter -15-- ist durch eine Leitung - mit einer Hochdruckpumpe --40-- verbunden, die zum Einpressen von niedrigviskosen Medien in das Bohrloch durch die Leitung --41-- dient. Gewöhnlich verwendet man ein Sonden-Behandlungs- aggregat, das üblicherweise zum Einpressen von Säure oder Zement dient.
Eine Hilfsleitung --42-führt von der Leitung --37-- in den Bereich des Bohrlochkopfes und gestattet ein Ablassen des Hochdruckmediums am Ende des Arbeitsvorganges. Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, sind an verschiedenen Stellen der Anlage Absperrorgane angeordnet, die eine Steuerung der Medien und eine Abtrennung von einzelnen Teilen der Anlage gestatten.
Fig. 4 zeigt eine Bohrlochkopfanordnung, die besonders für die Verwendung mit der Vorrichtung nach Fig. 3 geeignet ist. Die Einpressleitung --37-- der Fig. 3 ist am Bohrlochkopf mit einer ringförmigen Düsenanordnung verbunden. Diese besitzt eine konische Innenhülse --45--, in die das Medium aus der Leitung --37-- eintritt. Die konische Hülse ist von einer konzentrischen Aussenhülse --46-- umgeben, die durch einen Eintrittsstutzen --47-- mit der Leitung --41-- für das niedrigviskose Medium verbunden ist. Die Aussenhülse erstreckt sich einwärts um das untere Ende der konischen Innenhülse, so dass hier ein schmaler Ringkanal gebildet wird. Zwischen der Ringhülse und einer Verschraubung-M-ist eine Kupplung --48-- vorgesehen.
Am oberen Ende des Rohres unter der Ringdüsenanordnung ist ein Absperr- organ --50-- angeordnet, das eine volle Öffnung gestattet. Unter dem Absperrorgan sind eine Preventergarnitur --51-- und ein Bohrlochkopf --52-- angeordnet. In der dargestellten Anlage führt der Steigrohrstrang --53-- durch die Preventergarnitur und den Bohrlochkopf zu einem Packer --54--, der in dem Futterrohr --55-- ein kurzes Stück oberhalb der unterirdischen Zone -56-- angeordnet ist, die aufgebrochen werden soll.
Gegebenenfalls kann man die Bildung und Aufrechterhaltung des Films aus
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dem niedrigviskosen Medium durch die Verwendung eines mit Kunststoff ausgekleideten Steigrohres, eines mit einer Auskleidung aus Glas oder keramischem Material versehenen Rohres oder eines Rohres mit wendelförmigen Innenrippen unterstützen. Besonders vorteilhaft sind Auskleidungen, die von dem niedrigviskosen Medium oder der Kombination aus dem niedrigviskosen Medium und dem Tensid bevorzugt benetzt werden. Perforationen --57- führen von dem Bohrloch durch das Futterrohr und den Zement --58-- in die Förderzone. Diese Vorrichtung ist ein Beispiel einer Vorrichtung, die zur Anwendung der Erfindung geeignet ist. Die Erfindung ist auf die Verwendung dieser Vorrichtung jedoch nicht eingeschränkt. Für das Verfahren ist das Vorhandensein eines Packers nicht wesentlich.
Man kann das Fracmedium durch den Steigrohrstrang oder durch den Ringraum oder durch beide einbringen, bei Mehrzonenförderung auch gleichzeitig durch zwei oder mehrere Steigrohrstränge hindurch. Man kann das Verfahren auch ohne eine Ringdüse od. dgl. ausführen. Ferner ist das Verfahren auf Einpressbohrlöcher, Förderbohrlöcher und andere Bohrlöcher an Land oder auf dem Meeresgrund anwendbar.
Wie bereits angegeben wurde, verwendet man vorzugsweise eine hochviskose Wasser-in-Öl-Emulsion oder -Suspension als viskoses Spaltenbildungsmedium und Wasser oder Sole mit einem Zusatz eines geeigneten Tensids als niedrigerviskose Flüssigkeit. In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wurde zur Herstellung der Emulsion oder Suspension eine schwere Erdölrückstandsfraktion mit einer Viskosität von etwa 50000 Centipoise verwendet. Dieses Öl wird dem Bohrloch in einem Tankwagen zugeführt, der mit Heizschlangen versehen ist, und wird auf einer Temperatur von etwa 820C gehalten, damit es leichter gefördert werden kann. Die Behalter-11, 12, 13 und 14-- in Fig. 3 dienen zur Aufnahme des Spaltenbildungsmediums.
In jeden dieser Behälter werden zwei Volumenteile des Schweröl und ein Volumenteil Wasser eingebracht, das etwa 0, 1 Gew.-Tb eines Tensids enthält, das als Wirkstoff etwa 60 Vol.-% Dioctylnatriumsulfosuccinat, etwa 30 Vol.- Dihexylnatriumsulfosuccinat und etwa 10 Vol.-% Isooctylphenylpolyäthylenoxyäthanol mit etwa 9 bis 10 Mol Äthylenoxyd pro Mol Isooctylphenol enthält.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Verwendung eines derartigen Gemisches von Öl, Wasser und Tensid nor- malerweisezu einer lockeren Emulsion mit Öl als Dispersionsmittel oder einer Suspension führt, die zusätzliches Wasser nicht ohne weiteres annimmt und daher auch in Anwesenheit von freiem Wasser ohne erkenn-
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in der Wasserphase oder das Öl-Wasser-Verhältnis etwas zu ändern. Die erforderliche Konzentration und das erforderliche Verhältnis können für ein gegebenes System im Laboratorium bestimmt werden, indem Wasser und Tensid in Teilmengen zugesetzt werden, bis ein Drehen der Medien in einem Becher zur Bildung eines deutlich erkennbaren Wasserfilms führt und das Schweröl nicht mehr an der Becherwand haftet.
Im allgemeinen verwendet man Konzentrationen von etwa 0,05 bis 2,0 Gel. -'lu und Verhältnisse zwischen etwa 6 : 1 und 1 : 2.
Der Behälter --15- wird mit Wasser gefüllt, welches das Tensid in derselben Konzentration enthält wie das Medium in den Behältern --11 bis 14--. In jedem der Behälter für das Spaltenbildungsmedium werden Wasser und Öl gründlich gemischt, indem das Medium vom Boden des Behälters durch die Mischeinrichtung abgezogen und dann durch die Leitung -24-- von oben wieder in denselben Behälter eingeleitet wird. Im allgemeinen ist es zweckmässig, das Medium in einer Menge von etwa 2400 bis 3200 l/min umzuwälzen. Der Strom des aus der Mischeinrichtung von oben in den Behälter eingeleiteten Mediums ist zunächst ziemlich turbulent.
Nach dem Umwälzen des Mediums während eines kurzen Zeitraumes verwandelt sich der stark turbulente und stark spritzende Strom des aus der Austrittsleitung austretenden Mediums in einen sehr glatten, laminaren Strom, der im wesentlichen nicht spritzt. Diese Veränderung erfolgt im allgemeinen plötzlich und zeigt an, dass das Wasser und Tensid richtig mit dem Öl gemischt sind. Wenn sie nicht eintritt, kann ihre Herbeiführung im allgemeinen dadurch unterstützt werden, dass Wasser abgelassen oder Salz zu der wässerigen Phase zugesetzt wird. Nach der Veränderung der Strömungseigenschaften wird der ganze Behälterinhalt noch einmal umgewälzt, damit eine vollständige Vermischung gewährleistet ist. Die in den einzelnen Behältern für das Spaltenbildungsmedium enthaltenen Medien werden nacheinander in dieser Weise gemischt.
Wasser und Tensid, die sich in dem Behälter --15-- in Fig. 3 befinden, können gemischt werden, indem man Medium aus dem Behälter zu einer Wasserpumpe und von dort zurück in den Behälter leitet, so dass der Behälterinhalt eine Umwälzbewegung macht. Man kann auch mit Hilfe von Propellermischem od. dgl. ein vollständiges Vermischen des Wassers und des Tensids gewährleisten.
Nach gründliche Mischen von Wasser, Öl und Tensid in den Behältern --11, 12, 13 und 14-und von Wasser und Tensid im Behälter --15-- werden die Leitungen der Anlage mit Strömungsmittel gefüllt und auf Druckfestigkeit geprüft. Dabei kann man im wesentlichen ebenso vorgehen wie bei den
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üblichen Spaltenbildungsverfahren. Nach dieser Prüfung wird das Steigrohr im Bohrloch mit Wasser gefüllt, indem mit Hilfe der Pumpe --40- Medium aus dem Behälter --15-- durch die Leitungen --39 und 41-- gefördert wird.
Das dabei eingepresste Wasser strömt durch den Eintrittsstutzen --47- in die Ringdüse und längs des Steigrohrstranges in den Raum unter den Packer-54-, worauf es in die Per- forationen-57-eintritt. Das Einpressen dieses Wassers wird mit einer grossen Menge fortgesetzt, bis ein Druck erzielt worden ist, der zum Aufbrechen der Formation und zum Einleiten der Spaltenbildung genügt. Die Spaltenbildung wird normalerweise durch einen scharfen Druckabfall angezeigt. Sobald dieser erfolgt, wird die pro Zeiteinheit eingepresste Wassermenge auf etwa 1/10 der Menge herabgesetzt, in der das Medium eingepresst wird, das dazu dient, die Spalte auszuweiten und die Stützmittelteilchen einzubringen.
Die Arbeitspumpen --29, 30, 31 und 32-für die Spaltenbildung werden dann mit Hilfe der an die Mischeinrichtung --21-- angeschlossenen Pumpen einzeln mit der Emulsion oder Suspension aus den Behältern 11,12,13 und 14-- gefüllt. Die Arbeitspumpen für die Spaltenbildung werden in Betrieb genommen, so dass sie Medium über die Leitungen-25, 26, 27 und 28-ansaugen.
Am Boden der Behälter --11, 12, 13 und 14-oder der Mischeinrichtung etwa noch vorhandenes, freies Wasser wird zuerst abgepumpt. Sobald die Emulsion oder Suspension einwandfrei in die Spalte gepumpt wird, kann in der Mischeinrichtung Stützmittel aus den Silos-22 und 23- dem Medium zugesetzt werden. Die Emulsion oder Suspension, die suspendierte Stützmittelteilchen enthält, gelangt von der Mischeinrichtung durch die Pumpen und die Einpressleitung --37-- in die konische Hülse --45-- der Ringdüse.
In der Mischeinrichtung wird das Stützmittel dem Medium gewöhnlich in so grossen Mengen zugesetzt, dass die Konzentration der Stützmittelteilchen etwa 0, 03 bis 2, 4 kg/l beträgt. Die verwendete Menge ist teilweise davon abhängig, ob eine die Spalte nur teilweise füllende Schicht oder eine vollständig gefüllte Spalte gewünscht wird. Bei einer die Spalte nur teilweise füllenden Schicht verwendet man normalerweise eine Konzentration in der Nähe der unteren Grenze des Bereiches. Zum vollständigen Füllen der Spalte ist meistens eine viel höhere Konzentration erforderlich. Man kann auch Konzentrationen anwenden, die viel höher sind als in üblichen Spaltenbildungsverfahren. In Bohrlöchern mit einer relativ geringen Tiefe von bis zu etwa 2300 m verwendet man als Stützmittel im allgemeinen Sand.
In tieferen Bohrlöchern sind Glasperlen, Stahlschrot oder andere Materialien gewöhnlich vorzuziehen, die einer höheren Haltebelastung gewachsen sind als gewöhnlicher Sand. Das mit dem Stützmittel beladene Medium wird gewöhnlich in einer Menge von etwa 320 bis 3200 l/min eingepresst, bis in die gespaltene Formation etwa 2268 bis 68040 kg oder eine grössere Menge des Stützmittel eingebracht worden sind.
Während des Einpressens des mit dem Stützmittel beladenen Mediums wird Wasser aus dem Be- halter-15-uber die Leitung --39--, die Pumpe --40-- und die Leitung --41-- in die konzentrische Hülse der Einspritzdüse gepumpt. Dadurch wird zwischen dem unteren Ende der verjungten Hülse und der sie umgebenden, konzentrischen Hülse ein dünner, ringförmiger Wasserfilm gebildet. Die Medien werden vorzugsweise in solchen Mengen eingepresst, dass die beiden Ströme am unteren Ende der Düse dieselbe Geschwindigkeit haben. Wenn die Medien unterhalb der Düse in den offenen Steigrohrstrang treten, umgibt der Wasserfilm den Strom des viskosen Spaltenbildungsmediums. Die beiden Medien mischen sich nur wenig. Der Wasserfilm bleibt bestehen, während die Medien sich durch das Absperrorgan --50--, die Preventergarnitur --51-- und den Steigrohrstrang bewegen.
Infolge der Anwesenheit des Tensids wird wenig oder kein Wasser aus dem Film in das Spaltenbildungsmedium eingeführt. Das Wasser verhindert eine Berührung des viskosen Mediums mit der Steigrohrwandung und gestattet somit ein Einpressen der Medien ohne die hohen Reibungsdruckverluste, die sonst auftreten würden. Untersuchungen haben gezeigt, dass der Wasserfilm normalerweise laminar ist, auch wenn grosse Mengen eingepresst werden, und dass der Zusatz von die Reibung herabsetzenden Mitteln zu dem Wasser daher nur eine geringe oder gar keine Wirkung hat. Wenn man Wasser in einem genügend grossen Überschuss verwendet, kann man dadurch jedoch die Turbulenz in dem Film fördern. In diesem Fall kann die Verwendung eines die Reibung herabsetzenden Mittels vorteilhaft sein.
Derartige Mittel sind auch dann manchmal nützlich, wenn an Stelle von Wasser andere niedrigviskose Mittel verwendet werden.
Das Öl als Dispersionsmittel enthaltende, hochviskose Spaltenbildungsmedium und der es begleitende Film aus freiem Wasser treten unter dem Packer --54-- aus dem unteren Ende des Steigrohres aus und strömen durch die Perforationen in die Spalte. Beim Eintritt der Medien in die Perforationen kommt es zu einer beträchtlichen Turbulenz. Die dadurch in dem Strömungsmittelsystem freiwerdende Energie begünstigt den Einschluss von zusätzlichem Wasser in die Emulsion und kann daher die Viskosität des Mediums erhöhen. Freies Wasser, das ausserhalb der Wasser-in-Öl-Emulsion verbleibt, wird von der
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porösen Formation schnell aufgenommen, so dass das in der Spalte strömende Medium eine hohe Viskosität hat.
Dieses hochviskose Medium führt zur Erzeugung eines relativ hohen Druckabfalles in der Spalte und damit zur Erzeugung einer breiteren Spalte als in den üblichen Spaltenbildungsverfahren.
Wenn das Spaltenbildungsmedium und das Stützmittel in der erforderlichen Menge eingepresst worden sind, werden die Mischeinrichtung und die Arbeitspumpen zur Spaltenbildung abgestellt. Man kann Wasser oder Rohöl zirkulieren und in das Steigrohr einleiten, damit Reste der schweren Emulsion entfernt werden. Dieses Wasser oder Öl soll normalerweise nicht in die Spalte selbst eingepresst werden. Das Bohrloch wird dann geschlossen und stehengelassen, gewöhnlich über Nacht. Da das eingepresste Medium nur langsam in die benachbarte Formation sickert, schliesst sich die Spalte unter Pressung der Stützmittelteilchen, die dadurch festgehalten werden. Nach dem Ablassen des Druckes kann das eingepresste Medium in das Bohrloch zurückgefördert werden. Die Verdünnung durch Öl aus der Formation beschleunigt gewöhnlich das Zurückfördem des eingepressten Mediums.
Um das schwere Öl weiter zu verdünnen und seine Entfernung aus dem Bohrloch zu erleichtern, kann man Schweröl in das Futterrohr einpressen. Bei der Wiederaufnahme der Förderung in dem Bohrloch können kleine Mengen des Stützmittels von der Fläche der gefüllten Spalte abgetrennt werden, doch ist die Menge dieses abgetrennten Materials gewöhnlich nicht so gross, dass bei der Förderung schwerwiegende Probleme auftreten.
Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens gegenüber den üblichen Spaltenbildungsverfahren gehen aus der nachstehenden Tabelle I hervor. Die Tabelle enthält die Ergebnisse einer Untersuchung über die Erhöhung der Produktivität mit Spaltenbildungsmedien verschiedener Viskositäten und mit denselben Spaltenbildungsmitteln bei gemeinsamer Verwendung mit niedrigviskosen Flüssigkeiten, wie es vorstehend beschrieben ist. In der Untersuchung wurde ein mathematisches Modell verwendet, das die Eigenschaften der zu spaltenden Fraktion, die Eigenschaften des verwendeten Spaltenbildungsmediums, die Art des verwendeten Stützmittel und die angewendeten Einpressbedingungen berück- sichtigt. Zum Aufzeigen der Wirkung der Viskosität allein wurden alle Medien so behandelt, als ob sie denselben Filterverlustwert hätten.
Die angegebenen Viskositätswerte gelten für das in der Spalte befindliche Medium. Da die Viskosität der meisten Medien bei Erwärmung sinkt, ist die Viskosität bei atmosphärischer Temperatur normalerweise etwas höher als die angegebenen Werte. Der Gesamtleistungsbedarf in der Tabelle umfasst die Leistung, die zur Überwindung der Reibungsverluste im Steigrohr erforderlich ist, die Leistung, die durch den Druckverlust in den Perforationen verbraucht wird, und die zur Spaltenbildung erforderliche Leistung. Die Spalte mit der Überschrift "Spaltenbildungs- medium allein" gibt den theoretischen Leistungsbedarf an, der auftritt, wenn das Spaltenbildungsmedium in der üblichen Weise durch das Steigrohr eingepresst wird.
Die Leistungsbedarfswerte in Spalte "Spaltenbildungsmedium + niedrigviskose Flüssigkeit" gelten für den Fall, dass erfindungsgemäss ein Film aus einer niedrigviskosen Flüssigkeit verwendet wird. Da die in der Tabelle angegebenen Werte fur die Durchlässigkeit der Spalte und das Produktivitätsverhältnis auf einer vorsichtig angesetzten Gleichung beruhen, insbesondere für das Arbeiten mit Medien von relativ hoher Viskosität, werden bei der praktischen Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens im allgemeinen etwas höher als die in der Tabelle angegebenen Werte erzielt.
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EMI11.1
EMI11.2
<tb>
<tb> Vergleich <SEP> verschiedener <SEP> Spaltbildungsverfahren
<tb> Leistungsbedarf
<tb> Viskosität <SEP> des <SEP> Spaltenbildungs- <SEP> Grösste <SEP> KomEingepresste <SEP> Spaltenbildungs- <SEP> Spaltenbildungs- <SEP> medium <SEP> + <SEP> niedrig- <SEP> Spalten- <SEP> Spalten- <SEP> grösse <SEP> des <SEP> Sandes <SEP> Leitvermögen <SEP>
<tb> Menge <SEP> mediums <SEP> medium <SEP> allein <SEP> viskose <SEP> Flüssigkeit <SEP> breite <SEP> länge <SEP> (bis <SEP> zu <SEP> 2, <SEP> 38 <SEP> des <SEP> Spaltes <SEP> Produktivitätsm8 <SEP> Imin <SEP> Cp <SEP> PS <SEP> PS <SEP> cm <SEP> m <SEP> bis <SEP> 1.
<SEP> 68 <SEP> mm) <SEP> md-em <SEP> verhältnis <SEP>
<tb> 0, <SEP> 795 <SEP> 10 <SEP> 499, <SEP> 84 <SEP> 367 <SEP> 0, <SEP> 353 <SEP> 211, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 84- <SEP> 0, <SEP> 42 <SEP> 3657, <SEP> 6 <SEP> 1, <SEP> 0+ <SEP>
<tb> 1, <SEP> 590 <SEP> 10 <SEP> 2043,96 <SEP> 1304,85 <SEP> 0,488 <SEP> 232,2 <SEP> 1,19-0,59 <SEP> 5029,2 <SEP> 1,0+
<tb> 0, <SEP> 795 <SEP> 100 <SEP> 649,89 <SEP> 373,1 <SEP> 0,620 <SEP> 172,5 <SEP> 2,0 <SEP> -0,84 <SEP> 17272,0 <SEP> 1,2
<tb> 1, <SEP> 590 <SEP> 100 <SEP> 3042,62** <SEP> 1318,0 <SEP> 0,805 <SEP> 177,69 <SEP> 2,38-1,68 <SEP> 120650 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 795 <SEP> 500 <SEP> 1579, <SEP> 61 <SEP> 379, <SEP> 187 <SEP> 0, <SEP> 889 <SEP> 144, <SEP> 7 <SEP> 2, <SEP> 38 <SEP> -1, <SEP> 68 <SEP> 133350 <SEP> 3, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 1, <SEP> 590 <SEP> 500 <SEP> 5727, <SEP> 35** <SEP> 1334, <SEP> 25 <SEP> 1, <SEP> 115 <SEP> 144,
<SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 38-1, <SEP> 68 <SEP> 154940 <SEP> 3, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 795 <SEP> 1000 <SEP> 2867, <SEP> 22** <SEP> 383, <SEP> 243 <SEP> 1, <SEP> 039 <SEP> 133, <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 38-1, <SEP> 68 <SEP> 154940 <SEP> 3, <SEP> 3 <SEP>
<tb> 1, <SEP> 590 <SEP> 1000 <SEP> 10870,71** <SEP> 1344,39 <SEP> 1,277 <SEP> 131,1 <SEP> 2,38-1,68 <SEP> 191770 <SEP> 3, <SEP> 6 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 795 <SEP> 3000 <SEP> 8008, <SEP> 56"* <SEP> 392, <SEP> 368 <SEP> 1, <SEP> 295 <SEP> 116, <SEP> 1 <SEP> 2, <SEP> 38-1, <SEP> 68 <SEP> 194310 <SEP> 3, <SEP> 6 <SEP>
<tb> 1, <SEP> 590 <SEP> 3000 <SEP> 31422, <SEP> 87** <SEP> 1365, <SEP> 68 <SEP> 1, <SEP> 577 <SEP> 112, <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 38 <SEP> -1, <SEP> 68 <SEP> 236220 <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP>
<tb>
<Desc/Clms Page number 12>
EMI12.1
<tb>
<tb> Erläuterung <SEP> zur <SEP> Tabelle <SEP> I.
<tb>
Eingepresste <SEP> Gesamtmenge <SEP> : <SEP> 56780 <SEP> 1
<tb> Grösse <SEP> des <SEP> Steigrohres <SEP> : <SEP> 6, <SEP> 55 <SEP> cm
<tb> Tiefe <SEP> : <SEP> 2468, <SEP> 88 <SEP> m <SEP>
<tb> Spaltgradient <SEP> : <SEP> 3, <SEP> 04 <SEP> kg/cm2, <SEP> m
<tb> Caw= <SEP> 0, <SEP> 001
<tb> Formationsdicke <SEP> : <SEP> 12, <SEP> 19 <SEP> m
<tb> Elastizitätsmodul: <SEP> 3- <SEP> 106 <SEP>
<tb> Poissonsche <SEP> Zahl <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Durchlässigkeit <SEP> : <SEP> 20 <SEP> Millidarcy
<tb> Viskosität <SEP> des <SEP> Lagerstättenmediums <SEP> : <SEP> 4Cp <SEP>
<tb> Zusammendrückbarkeit <SEP> des <SEP> Lagerstättenmediums <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 00004 <SEP>
<tb> Lagerstättendruck <SEP> : <SEP> 154, <SEP> 68 <SEP> kg/cm2 <SEP>
<tb> Lagerstättentemperatur <SEP> :
<SEP> 1020C <SEP>
<tb>
*) Förderleistung nach der Behandlung :
Förderleistung vor der Behandlung **) Nicht anwendbar, weil Bohrlochkopfdrücke zu hoch.
Aus der Tabelle I geht hervor, dass bei zunehmender Viskosität des Spaltenbildungsmediums die Durchlässigkeit des Spaltes und das Produktivitätsverhältnis schnell zunahmen. Bei Viskositäten unter 100 Centipoise kann man in der hier beschriebenen Formation nur eine kleine oder gar keine Verbesserung erzielen. Bei Medien mit einer Viskosität von 100 Centipoise und einer Einpressmenge von 800 l/min erzielt man eine sehr kleine Verbesserung. Eine Verbesserung um das Dreifache wird dagegen erzielt, wenn die Einpressmenge auf 1600 l/min erhöht wird. Ohne Verwendung einer Flüssigkeit von niedriger Viskosität ist zur Erzielung dieser Einpressmenge eine Leistung von 3042, 6 PS erforderlich. Die am Bohrlochkopf erforderlichen Drücke werden dann so hoch, dass sie mit den derzeit verfügbaren Geräten nicht mehr beherrscht werden können.
Zum Einpressen eines Mediums mit einer Viskosität von 500 Centipoise und einer Menge von 800 l/min sind mehr als 1520, 8 PS erforderlich. Man erzielt dabei ebenfalls eine Verbesserung der Produktivität um das Dreifache. Ohne Verwendung einer Flüssigkeit mit niedriger Viskosität können Medien mit Viskositäten über etwa 500 Centipoise selbst bei niedrigen Einpressmengen nicht verwendet werden, weil die Drücke am Bohrlochkopf zu hoch werden. Aus der Tabelle geht hervor, dass die Verwendung einer Flüssigkeit von niedriger Viskosität zusammen mit den Spaltenbildungsmedien die Anwendung von Medien von hoher Viskosität ermöglicht und zu höheren Werten für das Leitvermögen und das Produktivitätsverhältnis führt als andere Arbeitsweisen.
Diese Ergebnisse sind teilweise darauf zurückzuführen, dass bei der Verwendung von Medien mit hoher Viskosität breitere Spalten erzielt werden, und dass die Sttitzmittelteilchen wesentlich grösser sein können als bei Medien mit einer Viskosität unter 100 Centipoise.
Die durch die Anwendung der Erfindung erzielbaren Ergebnisse gehen ferner aus den Produktionsverbesserungen hervor, die in einer Anzahl von praktischen Versuchen erzielt wurden. Dabei wurden in Bohrlöchern in verschiedenen Feldern in Anwesenheit von niedrigviskosen, wässerigen Lösungen von Tensiden Spalten mitHilfe von Spaltenbildungsmedien erzeugt, die aus Wasser-in-Öl-Emulsionen hoher Viskosität bestanden. Als Stützmittel wurden abgerundete Quarzsandteilchen, Granatkristalle und abgerundete Walnussschalenstücke verwendet. Diese Bohrlöcher wurden in Lagerstätten mit einer Durchlässigkeit von 1 Millidarcy bis zu 400 Millidarcy hergestellt. Die Bohrlöcher hatten Tiefen von etwa 457 bis über 2438 m.
Die Eigenschaften der Formationen, die Behandlungsvolumen, Einpressmengen und Förderleistungen vor und nach der Spaltenbildung sind in der nachstehenden Tabelle angegeben :
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TabelleII
EMI13.1
<tb>
<tb> Vetmeluergebnise
<tb> Formation- <SEP> Durch- <SEP> Zusatzmittel <SEP> viskosltät <SEP> des <SEP> Komgrosse <SEP> Volumen <SEP> des <SEP> EingepressteDurchschnitliche <SEP> Saudkoazentration <SEP> Förderleistung
<tb> Tiele <SEP> dieke <SEP> Eissigkeit <SEP> zum <SEP> Berabsetzen <SEP> Spaltenbildungs <SEP> des <SEP> sandes <SEP> eingepressten <SEP> Menge <SEP> des <SEP> Durdischnittliche <SEP> kg/l <SEP> l/Tag
<tb> Medium <SEP> natten <SEP> Sandes <SEP> Finptessmenge <SEP> vor <SEP> nach
<tb> Bohrloch <SEP> m <SEP> m <SEP> md <SEP> der <SEP> Filterverlmte <SEP> mediums <SEP> Cp <SEP> mm <SEP> 1 <SEP> kg <SEP> imin <SEP> Duchschnitt <SEP>
Maximum <SEP> der <SEP> Spaltenbildung
<tb> A <SEP> 2467 <SEP> 12. <SEP> 2 <SEP> 10 <SEP> ohne <SEP> 750 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP> -0,84 <SEP> 7571 <SEP> 862 <SEP> 1590 <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> 0. <SEP> 12 <SEP> (f) <SEP> (f) <SEP>
<tb> B <SEP> (h) <SEP> 1560 <SEP> 22, <SEP> 6 <SEP> 12 <SEP> ohne <SEP> 750 <SEP> 2. <SEP> 38-1. <SEP> 68 <SEP> 113559 <SEP> 38555 <SEP> 954 <SEP> 0. <SEP> 36 <SEP> 0. <SEP> 72 <SEP> 6200 <SEP> 37800 <SEP> (g)
<tb> C <SEP> 1550 <SEP> 22. <SEP> 6 <SEP> 12 <SEP> ohne <SEP> 750 <SEP> 2. <SEP> 38-1. <SEP> 68 <SEP> 113559 <SEP> 45359 <SEP> 1271 <SEP> 0. <SEP> 36 <SEP> 1, <SEP> 08 <SEP> keinVerunt <SEP> 23360 <SEP> (g)
<tb> D <SEP> 1311 <SEP> 6, <SEP> 7 <SEP> 4 <SEP> ohne <SEP> 750 <SEP> 2. <SEP> 38-1. <SEP> 68 <SEP> 37853 <SEP> 15422 <SEP> 954 <SEP> 0, <SEP> 36 <SEP> 1.
<SEP> 44 <SEP> 1590 <SEP> 10270 <SEP> (g)
<tb> E <SEP> 1546 <SEP> 24, <SEP> 4 <SEP> 12 <SEP> ohne <SEP> 750 <SEP> 2. <SEP> 38-1. <SEP> 68 <SEP> 62457 <SEP> 31298 <SEP> 1272 <SEP> 0. <SEP> 48 <SEP> 0. <SEP> 6 <SEP> 3180 <SEP> 26700 <SEP> (g)
<tb> F <SEP> 1526 <SEP> 23. <SEP> 2 <SEP> 12 <SEP> ohne <SEP> 750 <SEP> 2, <SEP> 38-1. <SEP> 68 <SEP> 113559 <SEP> 52163 <SEP> 1272 <SEP> 0. <SEP> 48 <SEP> 0. <SEP> 72 <SEP> 3180 <SEP> 34980 <SEP> (g)
<tb> G <SEP> 1573 <SEP> 25, <SEP> 3 <SEP> 12 <SEP> ohne <SEP> 750 <SEP> 2. <SEP> 38-1, <SEP> 68 <SEP> 75706 <SEP> 17237 <SEP> 795 <SEP> 0. <SEP> 24 <SEP> 0. <SEP> 6 <SEP> 795 <SEP> 23200 <SEP> (g)
<tb> H <SEP> 1591 <SEP> 2. <SEP> 4 <SEP> 46 <SEP> ohne <SEP> 420 <SEP> 2. <SEP> 38-1.
<SEP> 68 <SEP> 33311 <SEP> 7484 <SEP> 954 <SEP> 0, <SEP> 24 <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> 3S683-10* <SEP> kein <SEP> Versuch <SEP>
<tb> 1 <SEP> 814 <SEP> 11 <SEP> 300 <SEP> ohne <SEP> 2000 <SEP> 2. <SEP> 00 <SEP> 75706 <SEP> 18144 <SEP> (i) <SEP> 2385 <SEP> 0. <SEP> 24 <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> 9530 <SEP> 23850 <SEP> (g)
<tb> 1 <SEP> 455 <SEP> 19, <SEP> 2 <SEP> 40 <SEP> dme <SEP> 5000 <SEP> 2. <SEP> 38-1. <SEP> 19 <SEP> 24604 <SEP> 4536 <SEP> 1749 <SEP> 0. <SEP> 24 <SEP> 0. <SEP> 48 <SEP> 9690 <SEP> 30820 <SEP> (g)
<tb> K <SEP> 458 <SEP> 12. <SEP> 5 <SEP> 40 <SEP> ohne <SEP> 5000 <SEP> 2. <SEP> 38-1, <SEP> 19 <SEP> 24604 <SEP> 2722 <SEP> 1749 <SEP> 0. <SEP> 12 <SEP> 0,48 <SEP> 8576 <SEP> 34000 <SEP> (g)
<tb> L <SEP> 2240 <SEP> 15, <SEP> 2 <SEP> 25 <SEP> ja <SEP> (j) <SEP> 250 <SEP> 0, <SEP> 84-0.
<SEP> 42 <SEP> 1S8982 <SEP> 454 <SEP> 1431 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> = <SEP> 3812 <SEP> 19080 <SEP> (g)
<tb> (d) <SEP> 1. <SEP> 68-0. <SEP> 84 <SEP> 1950 <SEP> 0, <SEP> 036 <SEP>
<tb> M <SEP> 1433 <SEP> 7. <SEP> 6 <SEP> 5 <SEP> ohne <SEP> 500 <SEP> 2. <SEP> 38-1, <SEP> 68 <SEP> 98418 <SEP> 34473 <SEP> 1113 <SEP> 9, <SEP> 36 <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> 0 <SEP> 14160. <SEP> 10' <SEP>
<tb> N <SEP> 1524 <SEP> 6. <SEP> 7 <SEP> 10 <SEP> ohne <SEP> 750 <SEP> 2. <SEP> 88-1. <SEP> 68 <SEP> 75706 <SEP> 18144 <SEP> 795 <SEP> 0. <SEP> 24 <SEP> 0. <SEP> 6 <SEP> 318 <SEP> 9530 <SEP> (g)
<tb> 0 <SEP> 1494 <SEP> 6. <SEP> 1 <SEP> 10 <SEP> ohne <SEP> 750 <SEP> 2,38-1, <SEP> 68 <SEP> 102203 <SEP> 24494 <SEP> 795 <SEP> 0, <SEP> 24 <SEP> 0.
<SEP> 6 <SEP> 2385 <SEP> 14300 <SEP> (g)
<tb> P <SEP> 1554 <SEP> 19,8 <SEP> 10 <SEP> ohne <SEP> 750 <SEP> 2, <SEP> 38-1, <SEP> 68 <SEP> 113559 <SEP> 52163 <SEP> 1272 <SEP> 0. <SEP> 48 <SEP> O, <SEP> 84 <SEP> 318 <SEP> 10960 <SEP> (g)
<tb> Q <SEP> (h) <SEP> 457 <SEP> 8. <SEP> 5 <SEP> 40 <SEP> , <SEP> ohne <SEP> 5000 <SEP> 2,58-1, <SEP> 68 <SEP> 28390 <SEP> 6804 <SEP> 1590 <SEP> 0. <SEP> 24 <SEP> 6, <SEP> 36 <SEP> 795 <SEP> 9370
<tb> R <SEP> (e. <SEP> b) <SEP> 457 <SEP> 11. <SEP> 6 <SEP> 40 <SEP> ohne <SEP> 5000 <SEP> 2, <SEP> 38-1. <SEP> 68 <SEP> 42774 <SEP> 15876 <SEP> 1590 <SEP> 0. <SEP> 36 <SEP> 0. <SEP> 6 <SEP> 6360 <SEP> 12720
<tb> S <SEP> (h) <SEP> 1097 <SEP> 0. <SEP> 6 <SEP> 10 <SEP> ohne <SEP> 2000 <SEP> 2, <SEP> 38-1. <SEP> 68 <SEP> 88297 <SEP> 22680 <SEP> 1590 <SEP> 0. <SEP> 24 <SEP> 0.
<SEP> 48 <SEP> 318 <SEP> kein <SEP> Vermich
<tb> T <SEP> 670 <SEP> 7,6 <SEP> 20 <SEP> ohne <SEP> 750 <SEP> 2. <SEP> 38-1. <SEP> 68 <SEP> 94633 <SEP> 22680 <SEP> 1590 <SEP> 0. <SEP> 24 <SEP> 0. <SEP> 36 <SEP> 1111 <SEP> 6360
<tb> U <SEP> 2024 <SEP> 14. <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> ohne <SEP> 750 <SEP> 2, <SEP> 38-1. <SEP> 68 <SEP> 64729 <SEP> 9344 <SEP> 1590 <SEP> 0,12 <SEP> 0, <SEP> 60 <SEP> 33984-103 <SEP> kein <SEP> Versuch <SEP>
<tb> V <SEP> 457 <SEP> - <SEP> 30 <SEP> ohne <SEP> 5000 <SEP> 2,38-1,68 <SEP> 22712 <SEP> 4763 <SEP> 1590 <SEP> 0. <SEP> 24 <SEP> 0. <SEP> 36 <SEP> 3020 <SEP> 7470
<tb> W <SEP> 457-40 <SEP> ohne <SEP> 5000 <SEP> 2, <SEP> 38-1. <SEP> 68 <SEP> 21576 <SEP> 4763 <SEP> 1590 <SEP> 0,36 <SEP> 0,48 <SEP> 2655 <SEP> 35150 <SEP> (g)
<tb> X(h) <SEP> 457 <SEP> - <SEP> 40 <SEP> ohne <SEP> 5000 <SEP> 2,38-1,68 <SEP> 28390 <SEP> 6804 <SEP> 1590 <SEP> 0, <SEP> 24 <SEP> 0.
<SEP> 48 <SEP> 636 <SEP> 8260
<tb> Y <SEP> 1554 <SEP> 21,3 <SEP> 12 <SEP> ohne <SEP> 750 <SEP> 2. <SEP> 38-1. <SEP> 68 <SEP> 113559 <SEP> 52163 <SEP> 1272 <SEP> 0. <SEP> 48 <SEP> 0. <SEP> 84 <SEP> 477 <SEP> 9690 <SEP> (g)
<tb> Z <SEP> 1509 <SEP> 7. <SEP> 6 <SEP> 1 <SEP> ohne <SEP> 750 <SEP> 2, <SEP> 38-1. <SEP> 68 <SEP> 52995 <SEP> 15876 <SEP> 318 <SEP> 0. <SEP> 3 <SEP> 0,48 <SEP> 0 <SEP> 10490 <SEP> (g)
<tb> AA <SEP> 1551 <SEP> 19, <SEP> 8 <SEP> 12 <SEP> ohne <SEP> 750 <SEP> 2. <SEP> 38-1, <SEP> 68 <SEP> 113559 <SEP> 36741 <SEP> 954 <SEP> 0. <SEP> 36 <SEP> 0, <SEP> 60 <SEP> kein <SEP> Versuch <SEP> 20500 <SEP> (g)
<tb> BB <SEP> 1814 <SEP> 0,0 <SEP> 10 <SEP> chne <SEP> 750.
<SEP> 2,38-1,68 <SEP> 52995 <SEP> 26308 <SEP> 1113 <SEP> 0,48 <SEP> 0,84 <SEP> 1272 <SEP> 3340
<tb> CC <SEP> 1332 <SEP> 6, <SEP> 1 <SEP> 4 <SEP> ohne <SEP> 750 <SEP> 2,38-1,68 <SEP> 56780 <SEP> 22680 <SEP> 795 <SEP> 0, <SEP> 36-477 <SEP> 11600 <SEP> (g)
<tb> DD <SEP> 1343 <SEP> 6, <SEP> 1 <SEP> 4 <SEP> ohne <SEP> 750 <SEP> 2,38-1,88 <SEP> 56780 <SEP> 22680 <SEP> 795 <SEP> 0,36 <SEP> 0,6 <SEP> 1272 <SEP> 13980 <SEP> (g)
<tb> EE <SEP> 1402 <SEP> 6, <SEP> 1 <SEP> 3 <SEP> ohne <SEP> 2200 <SEP> 2, <SEP> 38-1, <SEP> 68 <SEP> 79492 <SEP> 37421 <SEP> 1590 <SEP> 0, <SEP> 48 <SEP> 0, <SEP> 72 <SEP> 795 <SEP> 2544
<tb> FF <SEP> 1402 <SEP> 6, <SEP> 1 <SEP> 400 <SEP> ja <SEP> (j) <SEP> 1000 <SEP> 2, <SEP> 38-1, <SEP> 68 <SEP> 64351 <SEP> 9979 <SEP> 1590 <SEP> 0.
<SEP> 24 <SEP> 0, <SEP> 48 <SEP> 15900 <SEP> 63600 <SEP> (g)
<tb> GG(e,h) <SEP> 457 <SEP> 9,1 <SEP> 40 <SEP> ohne <SEP> 5000--11356-1590
<tb> Geliertex <SEP> Watter <SEP> 2,38-1, <SEP> 68 <SEP> 52995 <SEP> 15286 <SEP> 2226 <SEP> 0, <SEP> 29 <SEP> 0. <SEP> 48 <SEP> 6360 <SEP> 25440
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a) Bei der Formationstemperatur b) Erster Versuch nach der Rückgewinnung des Spaltenbildungsmediums d) Walnussschalenstücke e) Einpressbohrloch f) Eingestelltes Bohrloch, das für Versuchszwecke verwendet wurde g) Bohrloch mit begrenzter Förderleistung h) Bohrloch, in dem vorher nach üblichen Verfahren Spalten gebildet worden waren i) Granatkristalle j) Übliches Filterverlustmittel, das für die Verwendung in Spaltenbildungsmedien verkauft wird 4, 79 kg/ms.
Aus der Tabelle II geht hervor, dass die Förderleistung durchschnittlich um mehr als das Fünffache erhöht wurde, und dass die Förderleistung der Bohrlöcher, in denen Spalten ausgebildet worden waren, durch die Pumpenleistung begrenzt war. Wenn man bei diesen Bohrlöchern grössere Pumpen eingebaut hätte, wären die nach der Spaltenbildung erzielten Förderleistungen höher gewesen als die angegebenen Werte. Viele der Spalten waren offensichtlich sehr breit und hatten wesentlich höhere Durchlässigkeiten als sie bisher erzielt wurden.
Da manche der Formationen, in denen Spalten ausgebildet wurden, eine für die Spaltenbildung nach üblichen Verfahren zu hohe Durchlässigkeit hatten und andere Bohrlöcher schon früher mit begrenztem Erfolg oder ohne Erfolg einer Spaltenbildungsbehandlung unterworfen worden waren, kann man erkennen, dass das erfindungsgemässe Verfahren einen technischen Fortschritt darstellt.
Anstatt eine Wasser-in-Öl-Emulsion oder -Suspension als Spaltenbildungsmedium und eine Ringdüse od. dgl. zum getrennten Einpressen des Spaltenbildungsmediums und einer wässerigen Lösung eines Tensids in den Steigrohrstrang zu verwenden, wie dies vorstehend beschrieben wurde, kann man auch ohne eine Ringdüse eine Emulsion oder Suspension mit Öl als Dispersionsmittel und freies Wasser in das Bohrloch einpressen. Versuche haben gezeigt, dass sich überschüssiges Wasser nicht leicht mit der hochviskosen Emulsion oder Suspension vermischt, sondern trachtet, als freies Wasser erhalten zu bleiben.
Dies geht aus der Fig. 5 hervor, die in einem Kurvenbild die pro Einheit des Druckverlustes gepumpte Ölmenge in Abhängigkeit von dem Wassergehalt des Systems zeigt. Die Kurve 1 wurde erhalten, wenn ein Öl von 250 Centipoise zusammen mit der angegebenen Wassermenge, aber ohne ein Tensid, durch ein 3, 05 m langes Steigrohr von 6, 35 mm Durchmesser gepumpt wurde. Wie aus der Kurve hervorging, war der Druckverlust in dem Steigrohr relativ hoch und wurde die pro Einheit des Druckverlustes gepumpte Ölmenge in cm 3/sec im wesentlichen nicht verändert, wenn der Wassergehalt des Systems von etwa 4 auf etwa 40 Vol.-% erhöht wurde.
Man erkennt daraus, dass in Abwesenheit des Tensids Öl und Wasser ein System bildeten, in dem das Öl das Dispersionsmittel war, und das im wesentlichen dieselben Strömungseigenschaften hatte und zu demselben Druckverlust führte wie das Schweröl.
Die Werte für die Kurve 2 in Fig. 5 wurden erzielt, wenn eine getrennte Menge desselben Öls durch dasselbe Steigrohr gepumpt wurde, jedoch in Anwesenheit der angegebenen Menge Wasser und 0, 05 Gew.- eines Tensids, das als Wirkstoff etwa 60 Vol.-% Natriumdioctylsulfosuccinat, etwa 30 Vol. -0/0 Natriumdihexylsulfosuccinat und etwa 10 Vol. -0/0 Isooctylpolyoxyäthanol enthielt. Dieses Tensid hat einen Verteilungskoeffizienten von etwa 1. Man erkennt aus der Kurve 2, dass offenbar ein System gebildet wurde, in dem das Öl das Dispersionsmittel war, und das dem vorher gebildeten ähnlich war, und dass die Anwesenheit des Tensids bis zu einem Wassergehalt von etwa 14 Vol. -0/0 keine beträchtliche Wirkung auf den Druckverlust hatte.
Bei 14 Vol.-% Wasser konnte die Emulsion oder Suspension mit Öl als Dispersionsmittel anscheinend kein zusätzliches Wasser mehr aufnehmen, so dass sich ein Öl als Dispersionsmittel enthaltendes Medium umgebender Film aus freiem Wasser bildete. Die auf diesen Wasserfilm zurückzuführende Reibung war viel niedriger als die auf die Emulsion selbst zurückzuführende Reibung, so dass die pro Einheit des Druckverlustes gepumpte Ölmenge in cm S/sec etwa um das 35fache stieg. Bei einer weiteren Erhöhung des Wassergehaltes des Emulsionssystems wurde die Reibung weiter herabgesetzt.
Ähnliche Ergebnisse wurden mit Emulsionen aus einem Öl von 4500 Centipoise und verschiedenen Mengen Wasser und 0, 05 Vol.-% des Tensids erhalten. Wie aus der Kurve 3 in Fig. 5 hervorgeht, wurde der Druckverlust viel kleiner, wenn der Wassergehalt des Systems etwa 15 Vol.-% erreichte. Man erkennt daher, dass die beobachteten Erscheinungen nicht auf die in den ersten Versuchen verwendeten Rohre von kleinem Durchmesser zurückzuführen sind. Man erkennt ferner, dass die Wassermenge, die für die in Fig. 5 dargestellte Herabsetzung der Flüssigkeitsreibung erforderlich ist, teilweise von den Eigenschaften des verwendeten Öls, Wassers und Tensids abhängt und teilweise von dem Durchmesser
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des Rohres, durch das die Medien gepumpt werden.
In der Praxis genügt im allgemeinen ein Wassergehalt von etwa 30 bis 450/0. In manchen Fällen sind höhere Wasserkonzentrationen erforderlich.
Statt der Verwendung eines hochviskosen Öls oder einer viskosen Wasser-in-Öl-Emulsion als Spaltenbildungsmedium und dem Einleiten von freiem Wasser in das System zum Herabsetzen der Flüssigkeitsreibung, kann die Erfindung auch mit einem Medium durchgeführt werden, das eine hohe Viskosität hat und Wasser als Dispersionsmittel enthält, und mit einer Flüssigkeit, die eine niedrige Viskosität hat und mit dem Wasser im wesentlichen nicht mischbar ist. Als Medium mit Wasser als Dispersionsmittel kann man ein geliertes Medium verwenden, das ein polymeres Verdickungsmittel enthält, oder eine viskose Emulsion von Öl in Wasser.
Vorzugsweise verwendet man dabei Emulsionen, die Wasser als Dispersionsmittel enthalten und hergestellt werden, indem eine relativ grosse Menge Schwer- öl mit einer Viskosität von über etwa 250 Centipoise bei atmosphärischer Temperatur in einer kleineren Menge Wasser dispergiert wird, das einen geeigneten Emulgator enthält, weil diese Emulsionen stabil sind und niedrige Filterverlustwerte haben. Man kann aber auch hochviskose Emulsionen mit Wasser als Dispersionsmittel und leichteren Kohlenwasserstoffen verwenden. Im Zusammenhang mit dem hochviskosen, gelierten Medium oder der Öl-in-Wasser-Emulsion kann als Flüssigkeit niedriger Viskosität Naphta, Leuchtöl oder eine ähnliche Flüssigkeit verwendet werden, die eine Viskosität unter etwa 10 Centipoise hat und mit dem Medium, das Wasser als Dispersionsmittel enthält, im wesentlichen nicht mischbar ist.
Infolge der Entflammbarkeit vieler niedrigviskoser, mit Wasser nicht mischbarer Medien, wird jedoch die Verwendung der hochviskosen Medien, die Öl als Dispersionsmittel enthalten, zusammen mit Wasser, das zum Herabsetzen der Reibungsverluste dient, bevorzugt.
Unter bestimmten Bedingungen kann das erfindungsgemässe Verfahren auch mit einem hochviskosen Spaltenbildungsmedium und einer damit im wesentlichen nicht mischbaren Flüssigkeit niedriger Vis-
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Viskositäten erfordert eine beträchtliche Energie. Wenn diese nicht vorhanden ist, können viele derartige Flüssigkeiten unter den erfindungsgemäss vorgesehenen Bedingungen in Berührung miteinander fliessen, ohne dass eine starke Vermischung stattfindet.
In flachen Bohrlöchern, in denen nur ein relativ kurzer Rohrstrang durchflossen werden muss, kann es bei Verwendung einer Ringdüse mit hohem Wirkungsgrad daher manchmal wünschenswert sein, das Einpressen einer hochviskosen Erdölrückstandsfrak- tion oder eines ähnlichen Mediums von sehr hoher Viskosität in das Bohrloch dadurch zu unterstützen, dass man als Schmiermittel eine sehr leichte Kohlenwasserstoffflüssigkeit oder ein ähnliches Medium verwendet, die mit der schwereren Substanz mischbar ist, wenn die beiden genügend bewegt werden.
Es erfolgt dann zwar eine gewisse Verdünnung des schweren Materials, doch kann diese Verdünnung in Grenzen gehalten werden, wenn man nur eine relativ kleine Menge des Schmiermittels verwendet. In diesem Verfahren wird das Einleiten von Wasser in die Formation vermieden, was manchmal vorteilhaft sein kann.
Ob mischbare Flüssigkeiten in einem bestimmten Fall eingesetztwerden können, kann am einfachsten experimentell bestimmt werden, indem die Flüssigkeiten durch ein Rohr unter Simulierung der tatsächlichen Arbeitsbedingungen gepumpt werden und der Druckabfall gemessen wird. Wenn sich dabei zeigt, dass der Film aus dem niedrigviskosen Medium während der Bewegung durch das Röhrensystem nicht standhält, muss im allgemeinen eine niedrigviskose Flüssigkeit, die mit der hochviskosen Flüssigkeit nicht mischbar ist, verwendet werden.
Das Stützmittel muss nicht immer zusammen mit dem hochviskosen Spaltenbildungsmittel eingeleitet werden. Man kann auch mit Hilfe des hochviskosen Mediums die Spalten öffnen und danach ein Medium von niedrigerer Viskosität einpressen, welches das Stützmittel enthält. In einer typischen Arbeitsweise dieser Art wurde in einer Wassereinpressbohrung, deren Sohle sich in einer Tiefe von etwa 457 m in einer 9, 14 m starken Formation von 40 Millidarcy befand, zunächst eine Spalte ausgebildet, indem 11355 1 einer Emulsion eingepresst wurden, die Öl als Dispersionsmittel enthielt und eine Viskosität von 5000 Centipoise bei der Formationstemperatur besass. Die Einpressmenge betrug 1600 l/min.
Durch eine Ringdüse, die der in Fig. 4 gezeigten ähnlich war, wurde Wasser als Schmiermittel für das durch das Steigrohr strömende Medium von hoher Viskosität geführt. Unmittelbar nach dem viskosen Spaltenbildungsmedium wurden 52990 ms geliertes Salzwasser eingeleitet, das als Stützmittel15286 kg Sand mit einer Maschenweite von 2, 38 bis 1, 68 mm enthielt. Dasgelierte Wasser enthielt fernerpro 3785 1 etwa 13, 6 kg Guarharz und wurde in einer Menge von 2240 l/min eingepresst. Beide Medien konnten ohne Schwierigkeiten eingepresst werden. Das niedrigviskose, gelierte Medium, das die Stützmittelteil- chen enthielt, drang anscheinend fingerähnlich in das vorher eingepresste, hochviskose Medium ein und verdrängte dieses aus der Spalte, so dass die Stützmittelteilchen eindringen konnten.
Die Auswertung
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