DE2357926C3

DE2357926C3 - Verfahren zur Ermittlung der rheologischen Eigenschaften von Spülflüssigkeiten für Tiefbohrungen

Info

Publication number: DE2357926C3
Application number: DE19732357926
Authority: DE
Inventors: Mihaly Dr.; Molnar Jenö; Nagykanizsa Megyeri (Ungarn)
Original assignee: Köolaj- es Földgazbanyaszati Ipari Kutato Laboratorium, Budapest
Filing date: 1973-11-20
Publication date: 1977-02-17

Description

Die trfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Theologischen Eigenschaften von Spülflüssigkeiten, die in Tiefbohrungen in einem Bohrgestänge abwärts und im Ringraum aufwärts geführt werden, wobei die Strömungsverhältnisse der Flüssigkeiten modelliert und aus den dabei gemessenen Werten die rheologischen Eigenschaften der Flüssigkeit berechnet werden.

Aus der DT-OS 25 57 880 und der FR-PS 10 90 706 Ist es bereits bekannt, die Strömungsverhältnisse von Spülflussigkeiten unter genau festgelegten Laboratoriumsbedingungen über Tage zu modellieren. Die gewonnenen Ergebnisse werden dann in die rheologi- »chen Eigenschaften der Spülflüssigkeit umgerechnet. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß die im Laboratorium simulierten Verhältnisse unter Umständen erheblich von den Strömungs-, Druck- und Temperaturverhältnissen im Bohrlochtiefsten abweichen, so daß die unter Laboratonumsbedingungen bestimmten Theologischen Eigenschaften einen nur ungenauen Aufschluß über die tatsächlichen Verhältnisse im Bohrloch geben, d. h. unausweislich mit Fehlern verbunden sind, wobei diese Fehler darüber hinaus unkontrollierbar sind.

Man hat ferner auch schon in der US-PS 37 19 239 vorgeschlagen, mittels eines Kugelventils den Austrittsweg der Spülflüssigkeit aus dem Bohrlochmeißel vorebergehend zu versperren. Dadurch entsteht im Bohrgestänge ein Druckanstieg, der an der Oberfläche geinessen werden kann. Der ausschließlichen Druckmessung dient auch das in der US-PS 32 67 065 beschriebe-He Gerät. Des weiteren offenbart die US-PS 34 55 158 eine Vorrichtung, mittels der sich im Bohrlochtiefsten die dort herrschenden Temperaturverhältnisse bestimmen lassen. Des weiteren wird in der US-PS 29 08 817 eine zum Bohrlochtiefsten absenkbare Vorrichtung mit einer Strahlungsquelle beschrieben. Mittels dieser Vorrichtung läßt sich eine durch die Viskosität der dort befindlichen Flüssigkeiten bedingte Strahlungsintensitfitsänderung feststellen, so daß ein Rückschluß auf die Viskosität der Flüssigkeiten möglich ist. Ein auf dem Prinzip des Kugelfallviskosimeters beruhendes Gerät ist schließlich in der US-PS 25 90 982 beschrieben. Bei beiden zuletzt behandelten Patentschriften erfolgt die Messung der Flüssigkeit grundsätzlich im Ruhezustand der Flüssigkeit, eine Strömungsmodulation wie bei den eingangs erwähnten über Tage arbeitenden Vorrichtungen ist nicht vorgesehen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, das einen Aufschluß über die Theologischen Eigenschaften von Spülflussigkeiten erlaubt, wie sie dem wirklichen Betriebszustand im Bohrloch entsprechen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Strömungsverhältnisse der Flüssigkeiten im Bereich des Bohrlochtiefsten modelliert werden.

Zweckmäßigerweise wird dabei die Strömung der Flüssigkeit bei der Modellierung der Strömungsverhältnisse laminar gehalten.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Maßnahmen können sich nunmehr die Theologischen Eigenschaften der Spülflussigkeiten wirklichkeitsgetreu, d.h. entsprechend den tatsächlich vorherrschenden Betriebsverhältnissen ermitteln lassen. Dabei werden die Messungen in einfacher Weise vorgenommen. Grundsätzlich können die Messungen bei unterschiedlichen Strömungsverhältnissen in einem sehr weiten Bereich und sehr genau durchgeführt werden. Die zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung verwendbare Vorrichtung läßt sich aus bekannten Bauelementen ohne weiteres zusammensetzen.

Nachfolgend wird an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Die zu prüfende Spülflüssigkeit läßt n.an durch ein Bohrgestänge 1 bis an das untere Gestängeende hinabströmen, wo ein Meßgerät angeordnet ist. Der Durchmesser des Rohrabschnitts 2 der Meßvornchtung ist dabei kleiner als der Innendurchmesser des Gestängerohres 1, und die sich aus den Reibungsverlusten ergebende Druckdifferenz wird mit einem Tiefendruckmeßgerät 3 fortlaufend gemessen. Das Tiefendruckmeßgerät ist einerseits am Wahrnehmungsstutzen über die Leitung 4 mit dem Rohrabschnitt 2 und andererseits über eine Leitung 5 mit dem Gehäuse des Aufzeichnungsgeräts verbunden. Die hydraulische Verbindung der zu prüfenden Flüssigkeit mit dem Tiefendruckmeßgerät 3 ist über die Leitung 4 und das im Tiefendruckmeßgerät befindliche öl gesichert. Unter dem Rohrabschnitt 2 ist ein Druck- und Temperaturmeßgerät 6 angeordnet.

Der Durchmesser und die Länge des Rohrabschnitts 2 sowie der Druckbereich des Tiefendruckmeßgeräts wurden auf Grund von bekannten hydraulischen Beziehungen und praktischen Erfahrungen ausgewählt.

Durch Änderung der Strömungsverhältnisse bzw. der Spülung der zu prüfenden Flüssigkeit können während des Verfahrens die Messungen bei beliebigen Strömungsverhältnissen durchgeführt werden, bzw. wird der im Ringraum während des Betriebs eintretende Zustand modelliert. Es ist zweckmäßig, die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens aus mindestens zwei verschiedenen Durchmesser aufweisenden und mit gesonderten Meßinstrumenten versehenen Rohrabschnitten 2 aufzubauen. Hierdurch wird die Meßsicherheit erhöht und andererseits der Meßbereich erweitert. Man erhält zu je einer Strömungsleistung der zu prüfenden Flüssigkeit die zu zwei Schubgeschwindigkeitsbereichen zugehörigen Daten.

Die Spülflüssigkeit für die Bohrung stellt eine Arbeitstrübe dar, deren spezifisches Gewicht 1,8 p/cm³ und deren im Laboratorium gemessene Viskosität 600 cP beträgt. An dem Ende des Bohrgestänges mit einem Durchmesser von 113 mm wird ein Meßrohr von 7,0 mm Durchmesser und 1,14 m Länge angebracht. Bei einer Messung in einer Tiefe von 3000 m und bei einer Spülleitung von 19 dmVmin kann eine Druckdifferenz

von 10 at erwartet werden. Aus dieser Druckdifferenz läßt sich dann mittels bekannter Beziehungen der Strömungslehre der Wert der Viskosität berechnen.

Die Parameter des Meßrohres werden auf Grund einer Kalibrierung mit Wasser — vor und nach der Messung — berücksichtigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ermittlung der Theologischen Eigenschaften von Spülflüssigkeiten, die in Tiefbohrungen in einem Bohrgestänge abwärts und im Ringraum aufwärts geführt werden, wobei die Strömungsverhältnisse der Flüssigkeit modelliert und aus den dabei gemessenen Werten die Theologischen Eigenschaften der Flüssigkeiten berechnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsverhältnisse der Flüssigkeiten im Bereich des Bohrlochtieisten modelliert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung der Flüssigkeit bei der Modellierung der Strömungsverhältnisse laminar gehalten wird.