DE1962260A1 - Verfahren zum Aufbrechen einer Formation im Bereich einer Quellbohrung - Google Patents

Description

• Verfahren zum Aufbrechen einer Formation im Bereich einer Quellbohrung Die Erfindung betrifft das Aufbrechen von Quellbohrungen, insbesondere dr.«i Aufbrechen mit Sprengstoffen eine neben einer Quellbohrung befindlichen geologischen Formation, um die Quelle in Gang zu bringen oder die Produktivität einer Quelle 2U erhöhen, die mit der Lieferung von Öl oder Gas im wesentlichen aufgehört hat. Während die hier beschriebene SprengstoffaufschlAmmung für andere Veswendungszwecke, wie im Bergbau, geeignet ist, besieht sich die vor liegende Anmeldung auf die Anwendung beim Aufbrechen von Quellbohrungen. Zu in Gang bringen einer Quelle nach ihrem Bohren bedarf es normalerweise einer Erhöhung der Porositit der fördernden Formation oder Abbauzone, um das Strömen in der Quelle anzutreiben. Dies wird normalerweise dadurch erreicht, daß die Quelle mit einer TNT-Ladung nangeschossen" wird, bei bestimmten Arten von Formationen gesäuert wird oder hydraulisch gebrochen wird. Hört die Abbauzone einer ehemals produktiven Bohrung auf zu produzieren, dann kann die Abbauzone in ähnlicher Weise hydraulisch oder mit Sprengstoff gebrochen werden, um die Quelle zu reaktivieren. Sinn des Auftrechens ist es, die Porosität der produktiven Forkation zu erhöhen, so daß eine Strömung von Öl (oder as) in die Quellbohrung und in der Quellbohrung nach oben fließen kann.
• Das explosive Aufbrechen wurde ursprllnglich durchgeführt, indem eine Nitroglycerin-Ladung in die Quellbohrung eingeführt und zur Detonation gebracht wurde. Zu diesem Zweck ist flüssiges Nitroglycerin viele Jahre lang verwendet worden, Es ist aber extrem empfindlich gegen Erschütterung und beim Transport schwer zu handhaben. So ist es beispielsweise zu empfindlich, um in eine Bohrung gepumpt oder gegossen zu werden, und muß sorgfältig in die Bohrung eingelagert werden. Es wurden auch schon feste Sprengstoffe verwendet, aber sie lassen sich schwierig in die Quellbohrung einführen, können sich der Bohrung nicht anpassen, geschweige denn der produktiven Formation und sind somit von begrenzter Wirksamkeit bei der Erhöhung der Porosität der Formation.
• Es wurden auch schon andere flüssige Sprengstoffe außer Nitroglycerin erprobt, doch führte dies im allgemeinen wegen der Intabilität der Sprengstoffe oder der verwendeten Sprengstoffmischungen nicht zum Erfolg.
• Um diese Nachteile zu überwinden, wurden seit Anfang der Fünfziger Jahre Versuche mit Sprengstoffaufschläi-ungen durchgeführt, die Dispersionen in Wasser oder einem anderen dispergierenden Medium von festen suspendierten Sprengstoffen oder einem oder mehreren zusammen einen Sprengstoff bildenden Bestandteilen sind0 Sprengstoffaufschlämmungen haben den Vorteil, daß sie sich der Quellbohrung in der Form anpassen und diese leichter füllen, was zu einer größeren Sprengkraft führt, Das Aufbrechen kann darüber hinaus verstärkt werden, indem man die Schlämmung unter Druck direkt in die aufzubrechende Formation pumpt und dadurch die Wirksamkeit der Ladung für das Erhöhen der Porosität verbessert. Soweit bekannt ist, wurde jedoch noch keine in der Technik erfolgreiche Sprengstoffauschlämmung zum Aufbrechen von Quellbohrungen hergestellt. Die bekannten Aufschlämmungen waren meistenteils entweder zu instabil und führten nicht selten zu Unfällen am Arbeitsplatz, oder, was häufiger vorkam, verlief ihre Detonation nicht folgerichtig und war unberechenbarO Bei der Masse der bis heute entwickelten Aufschlämmungen, von denen viele Quellungsmittel enthalten, wurde Animoniumnitrat als aln Hauptbestandteil verwendet0 Die Detonation eigenschaften solcher Aufschlämmungen lassen sich im allgem meinen nicht voraussagen, und oft detonieren solche Aufsclllämmungen überhaupt nichts Ein Grund dafür wird darin gesehen, daß Ammoniumnitrat relativ hygroskopisch und wasserlöslich ist. Wenn die Sprengstoffaufschlämmung strömungsfähigen Medien ausgesetzt wird, die sich normalerweise in der Quellbohrung befinden, wird sie so verdünnt, daß sie nicht mehr detonationsfähig ist. Es wurden einige Versuche gemacht, diese Schwierigkeit dadurch zu überwinden, daß man geformte Ladungen zur Detonation benutzte, aber selbst des hat nicht zu vollem Erfolg geführt. Außerdem sind geformte Ladungen verhältnismäßig schwer zu handhaben und daher unerwünscht.
• Bei einem vorgeschlagenen Verfahren, das wenigstens diesen Nachteil zu vermeiden scheint, wird die Aufschlämmung in Polyäthylen-Säckchen eingepackt und werden die verschlos senen Säckchen am Boden der neben der aufzubrechenden Formation befindlichen Quellbohrung eingelagert, damit eine Verdünnung der AufschlEmmung in den Päckchen vor der Detonation verhindert wird, Abgesehen davon, daß e9 relativ schwierig ist, die Päckchen in die Quellbohrung einzulagern, läßt sich jedoch mit diesem Verfahren wesentlich weniger Sprengkraft an der Formation entwickeln, als mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem die Aufschlämmung seitlich nicht behindert wird0 Man hat auch mit Treibladungen gearbeitet ( im Gegensatz zu Sprengflüssigkeiten und-Aufschlämsungen); diese haben sich jedoch in großem Maße als instabil erwiesen und sind somit für die gewerbliche Ver wendung nicht geeignet, Einige der bis heute entwickelten Aufschlämmungen sind Dispersionen von körnigen festen Sprengstoffen in Wasser oder Kohlenwasserstoffen; Tests mit solchen Aufschlämmungen verliefen jedoch selbst bei Verwendung einer Sprengkapsel in hohem Maße erfolglos, hauptsächlich wegen Detonationsschwierigkeiten0 Die Schwierigkeiten beim Detonieren solcher Aufschlämmungen werden beispielsweise im US-Patent Nr. 2 867 172 vom 6. Januar 1959 (Hradel) erwähnt. Es wird darin betont, daß es bei der Verwendung herkömmlicher Sprengkapseln ausgedehnter Sicherheitsvorkehrungen bedarf, wobei die Sprengkapseln innig mit dem Grund-Sprengstoff in der Quellbohrung gemischt werden mußten, und insbesondere,wie schwierig es ist, eine Detonation zu erzielen, wenn die Aufschlämmung in die Formation eingedrückt werden mußte.
• Hradel schlue als Lösung vor zur Detonation der Aufschlämmung, welche insbesondere eine Dispersion aus RDX, Zusammensetzung-8, Ammoniumnitrat oder ähnlichen Materialien in einem dispersiven Medium, wie Wasser ist, eine komplizierte Anordnung geformter Ladungen in die Quellbohrung einzusetzen. Im Patent heißt es, daß die Sprengstoffteilchen in der Aufschlämmung in Rissen der Formation gefangen werden und eine kontinuterli:he Phase explosiven Materials bilden, das dann durch die Anordnung vieler geformter Ladungen (Figur 2) zur Detonation gebracht werden kann.
• Selbst wenn man annimmt,daB dieses Verfahren arbeitet, so ist es doch in der Technik äußerst unzufriedenstellend, weil ein Detonationsverfahren mit einer komplexen geformten Ladung notwendig ist. In der Patentschrift scheint außerdem erkannt zu werden, daß die Sprengstoffbestandtei le sich im Dispersions-Medium lösen oder sich ablagern können !SpEite 3 . Darauf ist es wenigstens teilweise zurückzuführen, daß man glaubte, es bedürfte des Detonationsverfahrens mit einer vielfach geformten Ladung0 Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es möglich ist, eine Quellbohrung völlig sicher aufzubrechen und gleichzeitig eine folgerichtig verlaufende und zuverlässige Detonation zu erzielen, indem man eine Sprengstoffaufschlämmung verwendet, die in den strömungsfähigen Stoffen der Quelle während einer zum Aufbrechen der Formation benötigten Zeitspanne nicht dispergierbar ist und so ihre anfängliche Dichte bis zum Aufbrechen beibehält und die einen nicht hygroskopischen und In dem Dispersions-Medium der Aufschlämmung nicht löslichen körnigen Sprengstoff enthält, und man eine solche Sprengstoffaufschlämmung in die Quellbohrung direkt neben der aufzubrechenden Formation einfüllt, so daß die Sprengstoffaufschlämmung nicht mit Öl oder Wasser in der Quellbohrung in Berührung kommen kann (und dadurch vor Erreichen der Formation emulgiert, ausgelaugt oder sonstwie verdünnt wird).
• Vorzugsweise wird die Aufschlämmung in die Quellbohrung direkt neben der aufzubrechenden Formation eingeführt, indem sie durch ein sich von der Oberfläche durch die Quellbohrung hinab bis zur Formation erstreckendes Rohr gegossen wird, wobei das Rohr an seinem unteren Ende mit einem Einwegventil ausgestattet ist, das das Strömen vom Rohr in die Quellbohrung ermöglicht, während es das Strömen in umgekehrter Richtung verhindert. Die Aufschiämmung wird so in der Quelle direkt an der Formation eingelagert, wobei die Möglichkeit ausgeschlossen wird, daß sie durch strömungsfähige Medien in der Quelle auf ihrem Weg nach unten durch die Quellbohrung verdünnt wird oder sonstwie beeinträchtigt wird.
• Die bei diesem Verfahren verwendete Aufschlämmung darf während der zum Aufbrechen der Formation benötigten Zeitspanne in strömungsfähigen Medien der Quelle nicht dispergierbar sein, (normalerweise wenigstens ein paar Stunden), damit sie ihre anfängliche Dichte bis zum Aufbrechen beibehält und einen körnigen festen Sprengstoff enthält, der nicht hygroskopisch und in dem Dispersions-Medium der Aufschlämmung nicht löslich ist0 Die Aufschlämmung besteht im wesentlichen aus einem inerten strömungsfähi gen dispersions-Medium, mindestens einem körnigen festen Sprengstoff aus organischen Nitro-Verbindungen mit großer Sprengkraft, die im Dispersions-Medium nicht löslich sind und aus einem Quellungsmittel, damit der körnige feste Sprengstoff gleichmäßig im ganzen Dispersions°Medium bei den Druck- und Temperaturbedingungen, , wieie beim Aufbrechen von Quellen bestehen, verteilt bleibt, Die Aufschlämmung ist vorzugsweise zusammengesetzt aus einem Dispersions-Medium, wie Wasser oder Alkohol und darin dispergiertem körnigem RDX,PETN,HMX,TNT oder einer Mischung der vorigen Stoffe, sowie einem mit dem entsprechenden Dispersions-Medium und dem Sprengstoff verträglichen Quellungsmittel, das auch fähig ist, eine gleichmäßige Verteilung des Sprengstoffs unter Druck und Temperaturbedingungen, wie sie beim Aufbrechen von Quellen herrschen, aufrechtzuerhalten0 In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Aufschlämmung eine Dispersion aus ungefähr 45 bis 70% RDX in Wasser mit ungefähr 0,5% Carbopol 941 als Quellungsmittel.
• Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen in Verbindung mit eler Zeichnung und den Ansprüchen0 In der Zeichnung zeigen: Figs 1 einen schematischen Schnitt einer Quellbohrung, die in ihrem oberen Teil eine Zementeinfassung enthält, die sich bis in eine potentiell produktive Formation erstreckt; -ig, 2 einen schematischen Schnitt, der ein bis in die Formation reichendes Einspritzrohr in der Quellbohrung nach Fig. 1 zeigt.
• Fig. 3 die Quellbohrung nach Fig. 1 und 2 mit einer an das Einspritzrohr angeschlossenen Pumpe zum Eindrücken der Aufschlämmung in die Formation; und FigO 4 die Quellbohrung nach Fig, 1 bis 3 mit einem am unteren Ende der Einfassung über der Formation angebrachten Dichtungsstopfen.
• 1. SprenqstoffaufschlAmmunq Die Sprengstoffauschlämmung setzt sich erfindungsgemäß zusammen aus einem Dispersions-Medium, einem darin qleichmäßig verteilten körnigen festen Sprengstoff und einem Quellungsmittel zur Aufrechterhaltung einer gleschmßlgen.
• Verteilung des Sprengstoffs im gesamten Dispersions-Medium0 Das Dispersions-Medium kann Wasser oder ein geeigneter Koh-1 enwasserstoff oder ein Kohlenwasserstoff-Derivat, wie Hexan, Kerosin oder denaturierter Alkohol sein0 Es muß inert und fahig sein, den körnigen Sprengstoff zu desensibilisieren und muß eine genügend große Dichte haben, damit die Aufschlämmung im wesentlichen dichter ist als in der Quellbohrung mdglicherweise anzutreffende strömungsfähige Medien0 Insbesondere Wasser ist ein ausgezeichnetes und preiswertes Desensibilisierungsmittel, Es bietet e-Rohr, daß sich die Aufschlämmung am Boden der Quellbohrung absetzt und dadurch andere vorhandene strömungsfähige Medien veranlaßt werden, nach oben über es zu steigen, Das Dispersions-Med4um muß auch mit dem entsprechenden Sprengstoff und Quellungsmittel verträglich sein, normalerweise jedoch richtet sich das Quellungsmittel nach dem Dispersions-Medium und dem Sprengstoff.
• Der körnige feste Sprengstoff kann eine oder eine Mischung von mehreren organischen Nitroverbindungen sein, deren Sprengkraft sehr groß ist, vorzugsweise gleich groß oder größer als die von TNT. Es ist wesentlich, daß der Sprengstoff im Dispersions-Medium nicht löslich ist und daß er nicht hygroskopisch ist. Während die meisten organischen Nitroverbinw dungen in geringem Maße in den oben erwähnten Medien löslich sind, bedeuten die Ausdrücke "nicht löslich" und"nicht hygroskopisch" hier, daß die beschriebenen Sprengstoffe im wesentlichen nicht löslich und nicht hygroskopisch sind und somit detonierbar sind.
• Bevorzugte organische Nitroverbindungen sind unter anderem RDX (Cyclotrimethylentrinitramin), HMX (Cyclotetramethylentetranitramin) und PETN (Pentaerithrytoltetranitrat), TNT kann auch verwendet werden0 Um sicherzugehen, daß die suspendierten Teilchen in und durch die Risse in der Formation gelangen können, sollte derSprengstoff vorzugsweise eine Korngröße unter 0,85 mm Maschenweite (kleiner 20 mesh) aufweisen.
• Das Quellungsmittel muß fähig sein, eine gleichmäßige Dispersion des körnigen Sprengstoffes bei den Temperaturbedingungen (bis zu ca.65°C, 1500F.) und Druckbedingungen (bis zu ca, 350 at, ca. 5000 psi ), wie sie beim Aufbrechen von Quellen anzutreffen sind, beizubehalten, muß die Aufschlämmung für die zum Aufbrechen der Formation benötigten Zeit in strömungsfähigen Medien der Quelle indispergierbar machen, damit sie ihre anfängliche Dichte bis zum Aufbrechen beibehält, und muß mit dem entsprechenden Sprenrjstoff und Dispersionsmittel verträglich sein. Das Quellungsmittel oder Dispergierungsmittel kann eines von solchen Mitteln sein, die sie unter der Handelsmarke Carbopol (ein Warenzeichen von B.F. Goodrich Chemical Company, New York) für Carboxylvinylpolymere extrem hohen Mo lekulargewichts hergestellt werden, die wasserlöslich sind und in saurer Form zur Verwendung als Verdickung4-Dispergier- Suspendiermittel und Emulgator geliefert weren oder eine der Fettsäure- oder Protein-Kolloid- Quellungsmittel, Es kann ein Gel auf Protein-Basis sein, ein AlumiZ riiumsilicat oder irgendeine für diesen Zweck geeignete etallorganische Verbindung. Im allgemeinen macht das Quellungsmittel zwischen ca. 0,5 und 3 Gewichtsprozent der Aufschlämmung aus.
• Das Verhältnis zwischen dem körnigen Sprengstoff und dem Dispersions-Medium hängt von den jeweiligen Gegebenheiten ab. Es muß jedoch genügend Sprengstoff für die Detonation da sein, wohingegen bei zuviel Sprengstoff die Aufschlämmung nicht frei fließend und zu viskos zum Pumpen oder Gießen ist0 Bei weniger viskosen Aufschlämmungen besteht überdies die Neigung des Absetzens, wenn nicht ein größerer Anteil an Quellungsmittel vorhanden ist. Bei einem RDX-Wasser-System sollte RDX zwischen ca. 45 und 70 Gewichtsprozent der AufschlSXmung ausmachen, In diesem Bereich kann das Material zur Detonation gebfacht werden und ist frei fließend; darunter ist die Aufschlämmung für die Detonation insensibel, darüber ist die Aufschlämmung zu viskos.
• Bei einer Aufschlämmung aus RDX und Kerosin oder RDX und denaturiertem Alkohol kann RDX zwischen ca0 25 bis 70 Gewichtsprozent der Aufschlämmung ausmachen. Vorzugsweise macht der Sprengstoff zwischen ca. 40 und 60 Gewichtsprozent der Aufschlämmung aus. Die Aufschlämmung kann auf verschiedene Weisen vorbereitet werden0 Bei einem bevorzugten Verfahren, zum Bespiel zur Herstellung einer Aufschlämmung aus RDX und Wasser werden das Dispersions-Medium, der körnige Sprengstoff und das Quellungsmittel im gewünschten Verhältnis sueinander abgewogen, Ein Doppel-Flügelrad-Mischer wird in das Dispersions-Medium eingebracht, damit sich ein Strudel bildet, und das Quellungsmittel wird dann dem Strudel langsam zugegeben. Der Mischerschaft wird dann wieder aus dem Medium entfernt, damit es keinen Strudel mehr gibt und man mischt weiter bis eine dünne trübe Dispersion erreicht ist. Ist das Quellungsmittel in diesem Fall Carbopol 941 oder ein ähnliches gewerblich in Säureform erhältliches Quellungsmittel, dann wird eine Base, wie eine 10 prozentige Natriumhydroxid-Lösung, beigegeben, bis der pH-Wert zwischen 5 und 7 liegt, wo sich sofort ein Gel bildet. Dann wird der körnige Sprengstoff zugegeben und man rührt weiter bis eine vollständige und gleichmäßige Dispersion erreicht ist.
• Spezielle Ausführungen frei fließender Sprengstoffaufschlämmungen nach der Erfindung werden in den folgenden Beispielen erläutert, worin alle Teile in Gewichtsteilen angegeben sind.
• BEISPIEL 1 Teile RDX 48 Wasser 51,5 Carbopol 941 0,5 BEISPIEL 2 HMX 60 Wasser 39 Hydratisiertes Siliziumoxid-Quellungsmittel (Cab-O-Sil) 1 BEISPIEL 3 RDX 49 Äthylalkohol (denaturiert) 49 Carbopol 941 2 BEISPIEL 4 PETN 50 Wasser 49 Carbopol 941 1 Einer nicht wässrigen Aufschlämmung können fein pulverisierte Metalle zugegeben werden, um die Sprengkraft der Aufschlämmung su erhöhen, 2. Verfahren zum Aufbrechen einer Quelle Das Verfahren zum Aufbrechen einer Quelle umfaßt erfindungsgemäß das Einführen einer Sprengstoffaufachl&nmung wie sie oben beschreiben wurde, in die Quellbohrung direkt neben der aufzubrechenden Formation und zwar so, daß die AufschlOung vor Erreichen der Formation nicht mit strömungsfähigen Medien in der Quellbohrung in BerUhrung kommen kann, das Einbringen einer Detonationsvorrichtung mit einer hochexpiosiven Ladung in die Aufschlämmung in der Quellbohrung und das Betonieren der explosiven Ladung0 Bei diesem Verfahren zum Aufbrechen von Quellen ist es wesentlich, daß die Aufschlämmung in strömungsfähigen Medien der Quelle während der zum Aufbrechen der Formation benötigten Zeit (d.h. während der Zeit, in der die Aufschlämmung mit strömungsfähigen Medien der-Quelle in Berührung ist, nicht dispersibel ist, so daß sie ihre anfängliche Dichte bis zum Aufbrechen beibehält und daß die Aufschlämmung direkt in die Quelle neben der aufzubrechenden Formation eingeführt wird. Die Verdünnung des festen Sprengstoffs im Dispersions-Medium ist zwar für die Desensibilisierung und damit für sicheren Gebrauch notwendig, doch ist die Beibehaltung der Konzentration des Sprengstoffs wesentlich für eine folgerichtige Detonation. Wenn der Sprengstoff durch strömungsfähige Medien in der Quelle verdünnt wird, durch Wasser zum Beispiel (das vielleicht noch etwas sauer ist) oder sich ablagert, findet keine Detonation statt. Eine gleichmäßige Dispersion ist notwendig, weil die Detonationsvorrichtung mit der hochexplosiven Ladung von der Aufschlämmung umgeben sein muß, um sie zur Detonation bringen zu können, So kam es vor, daß in gewissen Pällen, in denen die Aufschlämmung direkt in die Quellbohrung gegossen wurde (und nicht durch ein Einspritzrohr zur Formation eingeführt wurde), strömungsfähige Medien der Quelle genug Quellungsmittel aus der Aufschlämmung herausgezogen haben und so eine Ablagerung des Sprengstoffes verursacht haben und somit keine Detonation erfolgte. Selbst bei direkter Einführung-- kann es geschehen, daß keine Detonation stattfindet, wenn die Aufschlämmung in strömungsfähigen Medien in der Quellbohrung an der Formation in einer kUrzeren als bei dieser Methode zum Aufbrechen benötigten Zeit dispergierbar ist. Nur wenn man die hier beschriebene Aufschlämmung und das hier beschriebene Verfahren anwendet, kann ein Versagen der Detonation stets und unter allen Umständen vermieden werden.
• Wie in FigO 1 gezeigt, erstreckt sich eine Quellbohrung 10 von der Oberfläche 11 in eine potentiell produktive Risse 13 enthaltende Formation 120 Eine Einfassung 14 erstreckt sich von der Oberfläche bisunmittelbar oberhalb der Formation 12 und ist mit einer Zementverschalung 15 hinterfütterm, Die Quellbohrung in der Formation ist nicht eingefaßt.
• Das Verfahren läßt sich zum Aufbrechen einer Formation neben einer Einfassung einer Quelle mit einigen produktiven Formationen anwenden, wie bei jedem Aufbrech-Verfahren dieser Art wird das Gehäuse aber beschädigt, und dies führt dann zu einer Menge Trümmern beim Aufbrechen, und die Einfassung muß wieder repariert werden. Zum Aufbrechen einer oberhalb des Bodens der Quellbohrung liegenden Formation wird ein Uberbrückungsstopfen oder Dichtungsstopfen am unteren Ende der aufzubrechenden Formation angebracht0 Wenn man Aufbrechen nach unten vermeiden will, zum Beispiel weil sich eine Wasserzone unter der Abbauzone befindet, kann in ähnlicher Weise der Boden der Quellbohrung mit Sand angefüllt werden, ehe die AufßchlSmmung eingeführt bzw. eingespritzt wird0 Vor dem Aufbrechen sollte die Quellbohrung durch bekannte Verfahren von Schlamm, Paraffin und dergleichen gereinigt sein. Dann wird wie in Fig. 2 gezeigt, ein Einpritzrohr 16 in die Quelle eingesetzt, das sich von der Oberfläche bis zur Formation erstreckt. Das Rohr 16 hat an seinem unteren Ende ein Einwegventil 17, das das Strömen vom Rohr in die Quellbohrung ermöglicht, wogegen es das Strömen in umgekehrter Richtung von der Quellbohrung in das Rohr verhindert.
• Das Einwegventil 17 ist ein Schwimmerventil, das eine im Rohr gebildete, verengte, etwa trichterförmige Austrittsöffnung 18 und einen Kugelstopfen 19 aufweist, der den Ventil abschluß bildet und direkt darunter und in einem geringen Abstand von der Öffnung auf einer Feder 20 in der Schwebe gehalten wird, die auf einer StUtze am unteren Ende des Rohrs aufsitzt. Andere geeignete Einwegventile können ebenfalls verwendet werden.
• Ein ringförmiger Stopfen 22 ist am unteren Ende der Einfassung angebracht, um den ringförmigen Teil zwischen dem Rohr 16 und der Einfassung abzuschließen. Dort, wo der untere Teil der Quelbchrungmit strömungsfähigen Medien gefüllt ist, sollte der Dichtungsstopfen jedoch nicht verschlossen werden, bis die Aufschlämmung in die Quellbohrung gepackt worden ist, wie noch deutlich werden wird. Die AufschlAmung kann dann in den oberen Teil des Rohrs 16 gegossen werden, entweder direkt oder durch ein an einen Aufschlämmungsbehälter angeschlossenes Rohr, oder die Aufschlämmung kann in das Rohr gepumpt werden.
• Auf diese Weise wird die Aufschlämmung direkt an die aufzubrechende Formation 12 in die Quellbohrung eingefUhrt, und es wird verhindert, daß sie vor Erreichen der Formation in Berührung mit strömungsfähigen Medien in der Quellbohrung kommt. Es sei bemerkt, daß wegen des Einwegventils 17 kein strömungsfähiges Medium aus der Bohrung in das Rohr kommen kann. Da die Aufschlämmung wegen ihrer wesentlich größeren Dichte als der des strömungsfähigen Mediums den unteren Teil der Quellbohrung ausfUllt, gelangen solche Medien (normalerweise Wasser undXoder Ö1) über die Aufschlämmung und fließen am Dichtungsstopfen 22 vorbei die Quellbohrung hinauf.
• Wenn die gewünschte Menge an Aufschlämmung in der Quellbohrung eingebracht ist, wird wie in Fig. 3 gezeigt, ein Gleitstopfen 23 in den oberen Teil des Rohrs 16 eingesetzt, und das Rohr wird dann durch Hochdruckpumpe 24 beispielsweise an eine Wasserquelle angeschlossen. Der Dichtungsstopfen 22 wird dann auf herkömmliche Weise eingesetzt, um den neben der Formation gelegenen-Teil der Quellbohrung abzudichten. Die Aufschlämmung unter dem Gleitstopfen 23 wird dann unter Pumpendruck vom Gleitstopfen nach unten getrieben, wobei die Aufschlämmung im Rohr und im Bohrungsloch in die Risse 13 hineingedrückt wird0 In einigen Fällen wlrd gewünscht, die Formation vor dem explosiven Aufbrechen hydraulisch aufzubrechen. Hierzu kann die Sprengstoffaufschlämmung als hydraulisch aufbrechendes strömungsfähiges Medium verwandt werden, indem man der Pumpe 24 lediglich genügend Druck zuführt, um die Formation hydraulisch aufzubrechen0 Der Dichtungsstopfen 22 wird dann herausgenommen und zusammen mit dem Rohr 16 aus dem Bohrloch entfernt. Wie hoch die Aufschlämmung in der Bohrung steht, läßt sich prüfen,' indem man einenTemperaturfühler an einem Kabel (nicht gezeigt) in die Quelle hinunterläßt und dann die ausgefahrene Kabellänge mißt, wenn der TemperaturfUhler die Aufschlämmung erreicht. Dieser Punkt läßt sich leicht bestimmen, da die Temperatur der Aufschlammung wesentlich niedriger ist als die der Ubrigen strömungsfähigen Medien in der Quelle, die ca. 300m unter der Oberfläche mindestens 50°C (1200F.) beträgt. Eine Detonationsvorrichtung 24 mit einer Zeiteinrichtung und einer hochexplosiven Ladung wird dann in die Quelle an einem Drahtkabel hinuntergelassen, so daß sie in die Aufschlämmung eintaucht und auf den Boden der Quelle sinken kann, wobei sie immer noch vollständig von der Aufschlämmung umgeben ist. Die hochexpiosive Ladung kann jeder geeignete hochexplosive Sprengstoff sekn, z.B.
• TNT, und ist innen in der Detonationsvorrichtung zusammen mit der (nicht gezeigten) Zeiteinrichtung eingeschlossen, um dieVorrichtung vorher so einzustellen, daß sie nach einer vorbestimmten Zeit explodiert.
• Ein allgemein Überbrückungsstopfen genannter Dichtungsstopfen 25 (Fig. 4) wird dann am unteren Ende des Gehäuses angebracht, um die produktive Formation abzuschließen und die Einfassung zu schützen, und die Quellbohrung über dem Dichtungsstopfen 25 wird mit Wasser gefüllt, damit über der Explosion ein statischer Druck aufrechterhalten wird. Am Ende deE vorbestimmten Zeitspanne wird die Detonationsvorrichtunq durch ihre innere Zeiteinrichtung zur Detonation gebracht und bringt ihrerseits die Aufschlämmung zur Explosion. Der Uberbruckungsstopfen 25 kann dann aus der Quelle entfernt werden und die von der Explosion herrUhrenden Trüber herausgeräumt werden.
• Danach ist die Quelle produktionabereit.
• Wieviel Aufschlämmung jeweils fUr eine gegebene Anwendung verwandt wird, hängtvon der Beschaffenheit der Quelle ab, von der Eigenschaft der aufzubrechenden Formation und vom gewünschten Grad des Aufbrechens und kann bei jeder Quelle anders sein. Es wurde gefunden, daß im allgemeinen für die meisten Anwendungen zwischen ca.
• 250 kg und 2500 kg (500 und 5000 pounds) Aufschlämmung geeignet sind.
• Die folgenden Beispiele erläutern besondere Ausführungsformen der Erfindung.
• BEISPIEL 5 Eine im allgemeinen produktive Quelle mit einer produktiven Formation bei ca. 600m (2000 Fuß) Tiefe, die mit der Lieferung im wesentlichen aufgehört hatte, wurde mit herkömmlichen Verfahren gereinigt. Es war bekannt, daß kurz unter der Abbauzone eine Wasserzone vorhanden war, und zur Verhinderung des Aufbrechens nach unten in die Wasserzone wurden ca. lOm (30 Fuß) Sand in das untere Ende der Quellbohrung eingebracht. Ein Rohr mit einem Einwegventil an seinem unteren Ende wurde dann durch die Quellbohrung in die Formation eingesetzt, und ein ringförmiger Dichtungsstopfen wurde um das Rohr zum unteren Ende des Quellgehäuses umittelbar oberhalb der Formation hinabgelassen.
• Eine Aufschlämmung der im Beispiel 1 beschriebenen Zusammensetzung wurde durch das Rohr in die Formation gegossen.
• Es wurden 1900 kg (4200 pounds) Aufschlämmung verwendet, und danach wurde ein Gleitstopfen unter Druck durch das Rohr geführt, so daß ungefähr 25% Aufschlämmung nach hinten in die Formation rückgepreßt wurden. Dann wurden das Rohr und die Pumpvorrichtung entfernt und mit einem Temperaturfühler geprüft, wie hoch die Aufschlämmung im Bohrloch stand. Dann wurde eine TNT Detonationsvorrichtung, die auf 2 Stunden Verzögerung eingestellt war, an einem Drahtseil in die Aufschlämmung herabgelassen und das Drahtseil wieder aufgespult. Dann wurde ein Überbrückungsstopfen am unteren Ende des Gehäuses angebracht und die Quellbohrung darüber mit Wasser gefüllt. Vor dem Einsetzen des Überbrückungsstopfens vergewisserte man sich, daß die Quellbohrung unterhalb der Höhe des Stopfens oberhalb der Aufschlämmung mit Wasser gefüllt war. Nach der Detonation wurde der Überbrückungsstopfen entfernt und die von der Detonation herrührenden Krümmer ausgeräumt.
• BEISPIEL 6 Hier ging man nach dem Verfahren des Beispiels 5 vor, wobei jedoch kein Sand in die Quellbbhrung eingebracht wurde, da bekannt war, daß unter der Abbauzone keine Wasserzone vorhanden war. Es wurde ;war ein Dichtungsstopfen verwendet, aber er wurde nicht fest angebracht, so daß bei Druckanwendung hinter dem Gleitstopfen, sich oberhalb der Aufschlämmung befindliche strömungsfähige Medien der Quelle lediglich in die Quellbohrung aufstiegen. Demzufolge schätzt man, daß nur ca. 5 bis 10 Prozent Aufschlammung in die Formation rückflossen. Ca. 550 kg (1200 pounds) der Aufschlämmung aus Beispiel 1 wurden in dem Bohrloch zur Detonation gebracht, und ein Produktionsanstieg von ca. 800 Prozent wurde festgestellt. Die Produktionsleistung der Quelle bleibt auf dieser Höhe.
• BEISPIEL 7 Hier ging man nach dem Verfahren des Beispiels 6 vor, wobei jedoch ca. 360 kg (800 pounds) Aufschlämmung aus Beispiel 3 verwendet wurden. Man schätzt, daß ca. 5 Prozent der Aufschlämmung in die Formation rückflossen.

Claims (8)

Anspr(1che

1. Verfahren zum Aufbrechen einer neben einer Quellbohrung befindlichen Formation mit einer Sprengstoffaufschlämmung im wesentlichen aus einem strömungsfähigen Dispersions-Medium, das einen darin dispergierten Sprengstoff zu entsenzibilizieren vermag, mindestens einen körnigen im Dispersions-Medium gleichmäßig verteilten Sprengstoff aus Nitroverbindungen hoher Sprengkraft, die nicht hygroskopisch und im Dispersions-Medium nicht ldslich sind, und einem Quellungsmittel, um den körnigen festen Sprengstoff unter den beim Aufbrechen einer Quelle herrschenden Temperatur- und Druckbedingungen in gleichmäßiger Dispersion im Dispersions-Mediua zu halten, dadurch gekennzeichnet, daß die AufschlEmmung durch ein sich von der Oberfläche durch die Quellbohrung bis zu einer Höhe neben der Formation erstreckendes Rohr in die Quellbohrung direkt neben die Formation eingebracht wird, so daß die Aufschlämmung vor dem Erreichen der Formation nicht mit strömungsfähigen Medien der Quellbohrung in Kontakt kommen kann, eine eine hochexplosive Ladung enthaltende Detoniervorrichtung innerhalb der AufschlEmmung in die Quellbohrung eingesetzt wird und die hochexplosive Ladung zum Explodieren der AufschlAmmung und damit zum Aufbrechen der Formation zur Detonation gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Nitroverbindung des körnigen festen Sprengstoffs RDX, HMX, PETN und/oder TNT ist und ungefähr zwischen 25 und 70 Gewichtsprozent der Aufschlämmung ausmacht.

30 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Dispersions-Medium Wasser, Alkohol, Xerosin oder Hexan verwendet werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispersions-?4edium in einer Menge zwischen ca. 55 und 65 Gewichtsprozent der Aufschlämmung verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Dispersions-Medium Wasser verwendet wird und der bzw. die Sprengstoffe zwischen ca. 45 und 70 Gewichtsprozent der Aufschlämmung ausmachen.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Gelierungsmittel Carbopol 941 in einer Menge von ca. O,S (;ewichtspro zent der Aufschlämmung verwendet wird.

7* Verfahren zum Aufbrechen einer Formation neben einer Quellbohrung mit einer Sprengstoffaufschlämmung aus einem nicht hygroskopischen körnigen festen Sprengstoff und einen ein Quellungsmittel enthaltenden Dispersions-Medium, in dem der Sprengstoff gleichmäßig verteilt und nicht löslich ist, wobei die Sprengstoff aufschlämmung in strömungsfähigen Medien der Quelle während einer zum Aufbrechen der Formation erforderlichen Zeitdauer nicht dispergierbar ist und so ihre anfängliche Dichte bis zum Aufbrechen zu erhalten vermag, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Quellbohrung ein Rohr einbringt, des von der Oberfläche bis zur Formation reicht und an seines unteren Ende mit einem Einwegventil versehen ist, das ein Strömen aus der Bohr in die Quellbohrung nicht aber umgekehrt zuläßt, in die Quellbohrung um das Rohr oberhalb der Formation einen Dichtungsstopfen zur Abdichten des neben der Formation befindlichen Teils der Quellbohrung einsetzt, die Aufschlämmung durch das Rohr und das Einwegventil in die Quellbohrung einbringt und dabei eine wesentliche Menge an Aufschlämmung im Rohr beläßt, einen Gleitstopfen in das Rohr setzt und die Aufschlämmung unter Flüssigkeitsdruck durch das Rohr preßt und darauf du Rohr und den Dichtungsstopfen aus der Quellbohrung entfernt, eine eine hochexpiosive Ladung enthaltende Detoniervorrichtung In die Aufschlämmung in der Quellbohrunq hinabläßt, oberhalb der Formation einen Dichtungsstcpfen in die Quellbohrung zinsetet und die Quellbohrung übar der Aufschlämmung und über dem Dichtungsstopfen mit einer Flüssigkeit füllt, um über der Foraation einen statischen Druck während der Explosion aufrechtzuerhalten, und die hochexplosive Ladung nun Explodieren der Aufschlämmung und somit zum Aufbrechen der Formation detoniert.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Detoniervorrichtung verwendet wird, die eine Zeit einrichtung zur Detonierung der hochexplosiven Ladung nach einem vorbestimmten Intervall enthält, und daß die Detonation der hochexplosiven Ladung durch diese Zeiteinrichtung eingeleitet wird.

L e e r s e i t e