DE2611772A1 - Stuetzverfahren fuer frakturen oder rissbildungen in wandungen eines geologische formationen durchsetzenden bohrloches - Google Patents

Stuetzverfahren fuer frakturen oder rissbildungen in wandungen eines geologische formationen durchsetzenden bohrloches

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DE2611772A1 DE19762611772 DE2611772A DE2611772A1 DE 2611772 A1 DE2611772 A1 DE 2611772A1 DE 19762611772 DE19762611772 DE 19762611772 DE 2611772 A DE2611772 A DE 2611772A DE 2611772 A1 DE2611772 A1 DE 2611772A1
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    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
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Description

F-92200 Neuilly s/Seine, Frankreich
Stützverfahren für !Frakturen oder Rißbildungen in Wandungen eines geologische !Formationen durchsetzenden Bohrloches
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Frakturieren der Wandungen bzw. zur Rißbildung in den Wandungen einer Bohrung, wobei es hierdurch möglich werden soll, die gesamte Wirksamkeit dieser Verfahren in den auf große Tiefe befindlichen Schichten (diese Tiefe kann 4000 m überschreiten) aufrechtzuerhalten»
Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Verfahren zum Abstützen der Risse bzw. der !Frakturen, die in den Wandungen eines geologische Formationen durchsetzenden Bohrloches erzeugt wurden.
Bekanntlich erfolgt die Stimulierung durch Rißbildung der geologischen eine Bohrung umgebenden 60984 1 /0320
Schichten dadurch, daß man die Wandung des Bohrlochs frakturiert, beispielsweise indem man ein hydraulisches Fluid unter Druck in Höhe der zu stimulierenden Formation einpreßt und dann mittels Pumpen in die Rißausbildungen ein Fluid einpreßt, welches Feststoff körner, sogenannte "Stützmedien11, enthält.
Die Rolle dieser Stützmedien ist wichtig, da sie dazu dienen, jede so gebildete Rißausbildung offenzuhalten. Hach Aufhören des Einpressens des unter Druck stehenden Fluids, welches die Rißbildung erzeugt hat, filtert, wenn man beispielsweise das Verfahren der hydraulischen Rißbildung anwendet, das in der Fraktur enthaltene Fluid in deren Wandungen und die geostatischen Kräfte wirken auf das Stützmittel.
Wenn insbesondere έ die "gesamte" durch die Gesteine ausgeübte Beanspruchung ist, wenn ρ der Druck des Mediums in der Fraktur und in den Gesteinen ist, dann wird das Stützmittel der sogenannten "effektiven" Beanspruchung (ö" - ρ ) ausgesetzt.
In tiefen Bohrlöchern, insbesondere, wenn die geologische Schicht viel produziert hat, d.h., wenn der Druck ρ gering ist, erreicht die effektive Beanspruchung Werte von wenigstens 400bar und kann in gewissen Fällen sogar 700 bar überschreiten.
Die Stützmittel, die zur Zeit am häufigsten verwendet werden, sind, geordnet nach zunehmender Wichtigkeit: gebrochene Nußschalen, "hochfeste" Glaskugeln, Sandsorten vorgegebener Granulometrie.
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Die mechanische Festigkeit der Nußschalen ist für die obengenannten Beanspruchungen völlig unzureichend. Darüber hinaus entwickeln sich die mechanischen Eigenschaften dieser Materialien ungünstig als Punktion der Zeit, und zwar aufgrund ihrer Veränderbarkeit unter den Bedingungen von Temperatur und Salzgehalt des Bodens.
Das Verhalten des Sandes und der Glaskugeln kann mit Hilfe von Untersuchungen beurteilt werden, welche von Spezial-Laboratorien vorgenommen werden.
Bei solchen Versuchen, von denen Pig. I ein Prinzipschema gibt, ist die Praktur bzw. die Rißausbildung simuliert durch zwei plane Plächen 1 und 2, welche parallel unter einer Entfernung h gleich der Anfangsdicke des Risses angeordnet sind, bevor noch die effektive Kraft oder Beanspruchung (O - ρ ) zur Wirkung kommt.
In diese Praktur oder Rißausbildung bringt man das Stützmittel 3 ein. Durch geeignete Einrichtungen üben die beiden planen Plächen auf dieses Stützmedium eine nach Belieben variable Beanspruchung 6- ρ aus. Pur Werte von 6 - ρ , die für den Untersuchenden interessant sind, läßt man im Riß ein Medium 4 bekannter Viskosität zirkulieren. Man mißt so die Permeabilität k der Praktur sowie deren Leitvermögen kh, wobei h die Dicke der Rißausbildung bedeutet.
Trägt man das Leitvermögen kh als Punktion der effektiven Beanspruchung (6 - ρ ) auf; so erhält; man Diagramme, wie sie in Pig. 2 ( weiter unten genauer erläutert )aufgetragen sind.
609841 /a3?n
Aufgrund der Dicke der von einer hydraulischen Riß-Mldung "beaufschlagten Schicht und der üblichen Permeabilität einer solchen Schicht sollte, damit
die Stimulierung dieser Jchicht Erfolg hat, das ir«-v,v,«T+v,.· Leitvermögen der Rißbildung . . „ Verhältnis wemgetena gleich 6 sein.
Das Leitvermögen ist bekanntlich gleich dem Produkt kh der Dicke h ( in Metern ) des Risses und seiner Permeabilität k:
wo μ die Viskosität des in der Rißausbildung strömenden
/ rl-r,
Fluids, V seine Strömungsgeschwindigkeit und ψ^ der Druckgradient in Strömungsrichtung ist. Die übliche Einheit der Permeabilität ist das Darcy.
Ein Leitvermögen von 0,5 Darcymeter wird wirksam erhalten und sogar erheblich überschritten, wenn man als Stützmittel Stahlkugeln verwendet.
Das Einpressen von Stahlkugeln zeitigt jedoch verschiedene erhebliche Nachteile.
Zunächst muß man wegen ihrer großen Dichte bei den Betriebsparametern dem Auftrieb des Rißbildungsmediums größte Beachtung schenken. Praktisch muß man ein Medium mit sehr hoher Viskosität wählen.
Im übrigen v/erden nach der üblichen Technik das Rißbildungsmedium sowie die Kugeln mit Hilfe von Pumpen
Κ09841/032Π
mit Ventilen eingeführt. Im Falle von sehr widerstandsfähigen Materialien wie Stahl wäre der Verschleiß der Ventile übermäßig und die Betriebskosten somit unzulässig hoch. Dieser Verschleiß ist allerdings weniger groß im Falle von Glaskugeln oder Sand, die beide weniger fest sind.
!fach einer weiteren Entwicklung werden die Stahlkugeln in das Rißbildungsfluid hinter den Pumpen eingeführt. Diese Technologie bringt aber eine erhebliche Verkomplizierung der Vorrichtung mit sich und wird daher wenig angewendet.
Alle diese Gründe tragen dazu bei, daß das Einführen von Stahlkugeln sehr selten durchgeführt wird und daß das Verfahren, was bei weitem zur Zeit am meisten angewendet wird, das Einpressen von Sand, vorzugsweise unter Einpressen von Glaskugeln, ist.
Im betrachteten Fall sehr tiefer Bohrlöcher, wo die Stützmedien Brücken von mehr als 400 bar ausgesetzt sind und welche 700 bar erreichen oder sogar überschreiten können, sind Sand und Glaskugeln nicht zweckmäßig, da sie zu Pulver zerkleinert werden und ein günstiges L itvermögen der Fraktur nicht sicherstellen können.
Selbst wenn der Sand zunächst mit großer Dicke ( 10 bis 15 nun) vorgesehen wird, führt dies, sobald die Beanspruchung 500 bar überschreitet, zu mittelmäßigem Leitvermögen der Hisse.
Die Glaskugeln sind wegen des Fehlens der Verformbarkeit
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brüchig. Diese Kugeln haben unter anderem Punktberührung und auf den betrachteten sehr großen Tiefen werden sie starken Kräften an diesem Kontaktstellen ausgesetzt, was zu deren Pulverisierung führt und εο das Leitvermögen der Risse stark herabsetzt.
Durch die erfindung3gemäße Maßnahme soll somit ein Stützmedium vorgeschlagen v/erden, welches ein sehr gutes Leitvermögen selbst der Risse bei großer Tiefe, eu erreichen gestattet, indem es eine gute mechanische Festigkeit gegen Zusammendrücken auf v/eist, die bei einer für dan su behandelnde Problem geeigneten Granulometrie ausreichend ist und dessen Einsatz unschwierig ist und mit üblichen Geräten vorgenommen werden kann.
ITach der Erfisdung verwendet man ein Stützmittel für Rißausbildungen, bestehend aus einem in Granulatform erzeugten Produkt, welches Hristallisiertes Zirconiumoxyd sowie ein amorphes mineralisches Bindemittel, und insbesondere Kugeln aus keramischen Material enthält, welche durch Schmelzen hergestellt wurden, in die IOrra von Kugeln gebracht wurden und verfestigt wurden, und zwar aus einer Ausgangscharge, die im wesentlichen auf der Basis der Oxyde bis zu 85 Gewichtsprozent Zirconiumoxyd ZrOg$ Siliciumdioxyd SiO2 in einem Anteil, derart, daß das GewichtsverhäTbnis Zr02 höher als 1,5 liegt,
gegebenenfalls Aluminiumoxyd AlgO« in einem Anteil derart enthält, daß das Gswichtsverhältnis ^0
609841 /0320
- 7 zwischen O und 1,5 liegt und gebenenfalls Natriumoxyd UapO in einem Anteil derart enthält, daß das Gewichtsverhältnis Na2° zwischen O und 0,04 beträgt.
Ein Stützmedium, welches mechanische Eigenschaften aufweist, die aussergewöhnlich gut zur Lösung der gestellten Aufgabe geeignet sind, erhält man, wenn die Ausgangscharge im übrigen wenigstens eines der zusätzlichen Oxyde MgO und GaO in Anteilen enthält, derart, daß das Gewichtsverhältnis zwischen
ölUp
OaO O und 1 und das Gewichtsverhältnis ^r? zwischen O und 1,45 liegt.
Im allgemeinen beträgt der Gehalt an ZrOp wenigstens etwa 25 $.
Überraschend wurde gefunden, daß das Vorhandensein wenigstens eines der zusätzlichen/MgO und GaO in beachtlicher Weise die Eigenschaften der Kugeln auf der Basis von Zirkoniumoxyd, Siliciumoxyd und gebenenfalls Aluminiumoxyd verglichen mit Kugeln verbessert, welche solche zusätzlichen Oxyde nicht enthalten.
Oxyde
Die Herstellung der Kugeln nach der Erfindung bietet keine besonderen Schwierigkeiten. Man kann die aus den angegebenen Oxyden oder deren Vorläuferverbindungen gebildete Ausgangscharge in einem Elektroofen oder einer anderen auf dem Fachgebiet bekannten Schmelzeinrichtung schmelzen. Um das schmelzflüssige Material in Kugelgestalt zu bringen, kann man durch Blasen (beispielsweise von Luft oder Wasserdampf) einen
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Strahl ßchmelsflüssigen Materials in eine Vielzahl von Partikeln dispergieren, welche aufgrund der Viskosität und der Oberflächenspannung Kugelgestalt annehmen. Verfahren solcher Art werden üblicherweise sur Herstellung von handelsüblichen Glaskugeln verwendet.(siehe boispielswoise US-Patentschrift 3 499 745). Kugeln mit einen Durchmesser von etlichen Sehntelmillimetor bis etwa 4 Millimeter können so erseugt werden.
!lach der Abkühlung bestehen die kugelförmigen Partikeln oder Kugeln nnch der Erfindung aus abgerundeten nicht in Zirkon eingebauten Kristallen und sind von einem glasigen Material umhüllt, wolchos durch Siliciumdioxyd und die Oxyde HgO, CaO, Al2O5 und ITa2O nach der Erfindung gebildet ist.
Die Kugeln nach der Erfindung sind im wesentlichen vollwandig ( frei von zentralen Hohlräumen und Mikrorissen ) und sind sehr beständig gegen Verschleiß und ZuscnKiendrückiuig wegen der Härte der eie bildenden Phasen ( Zirkonium und durch die Zus'ttae verbessertem Sili'ciunglas ) j zurückzuführen ist dies auch auf die ausgeseichnote drirch das Glas herbeigeführte Eohäsion, wobei letsteres die Zirkoniumoxydkristalle völlig "benetzen".
Das betrachtete Produkt kann dnrüber hinaii3 ohne Schwierigkeit im granulometrisohon Bereich von 10 bis 40 mosh (ASTIl-ITorm), d.h. von 2 bin 0,42 mm, verwendet worden, welcher interessant für dm Stützen der Rißausbildungon ist, woboi die Zahlen in übrigen nicht öl π Cronnvrcrte anzusehen sind.
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Es kann vorteilhaft sein, den Gehalt an kristallisiertem Zirkoniumoxyd an die Härte der geologischen Formationen anzupassen, die abgestützt werden sollen, wobei dieser Gehalt umso höher liegt, je größer die Härte dieser Formationen ist.
Das Material nach der Erfindung weist gegenüber den Glaskugeln die unerwartete Eigenschaft auf, unter den stärksten auf großen Tiefen herrschenden Beanspruchungen in dickere Elemente zu brechen, welche eine gute Permeabilität der Rißausbildung aufrechterhalten, während die Glaskugeln in Pulver unter den gleichen Bedingungen wie oben zerkleinert werden.
Aufgrund der besonderen obej/angegebenen Zusammensetzung wird es möglich, ein Stützmedium zu erhalten, dessen Druckfestigkeit optimal ist und welchessomib völlig darauf eingestellt ist, die stärksten Beanspruchungen zu ertragen, die zum Stützen der Hisse auf großer Tiefe auftreten.
Die optimale Festigkeit gegen Zusammendrückung wird durch die folgenden Versuche verdeutlicht:
Druckfestigkeitsbests
Für jede Kugelzusammensetzung werden 20 Kugeln hinsichtlich ihrer Kugelgestalt ausgewählt und eine nach der anderen einem Drucktest zwischen 2 Kolben einer Presse ausgesetzt. Damit der Vergleich möglich wird, wird der Versuch immer an Kugeln gleichen Durchmessers, nämlich mit 2 mm Durchmesser, vorgenommen. Die Druckfestigkeib E' ist dann das Mittel aus den erhaltenen Werten,
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- ίο -
Bei den im folgenden aufgeführten "Versuchen handelt es sich bei den Prozentangaben immer um Gewichtsprozent.
1. Kugeln aus SiO2 und ZrO2 allein: Widerstand gegen Zusammendrüclcung
Die folgende labelle gibt die Werte für die Druckfestigkeit E für verschiedene SiOp-Gehalte, wobei 10 $ < SiO2 $ 50 c/»
SiO2, $, E
10 40 kg/Kugel von 2 mm Durchmesser
15 60 kg/Kugel von 2 mm Durchmesser
20 65 kg/Kugel von 2 mm Durchmesser
30 80 kg/Kugel von 2 mm Durchmejser
40 90 kg/Kugel von 2 mm Durchmesser
50 60 kg/Kugel von 2 mm Durchmesser
v SiO2 >15 $ zeitigt die Druckfestigkeit also günstige Werte.
Die besten Druckfestigkeiten v/erden erhalten im Intervall 30 # ζ SiO2 ζ 40 Ji.
Die Zusammensetzungen, für die
30 1> < JiO2 < 40 i
60 $ $' ZrO2 s< 70 #
(wobei ZrO0 zwischen 1,5 bis 2,33 beträgt)
sind am interessantesten wegen ihrer einfachen Her=· 6 0 98 4 1/0320
26Ί 1772
- li -
stellung, ihrer Kompaktheit und dem Fehlen von Mikrorissen, sowie der Druckfestigkeit.
Interessant ist die Tatsache, daß sämtliche dieser Zusammensetzungen aus dem Sand natürlichen Zirkons
. ZrO2) mit einem Gehalt von etwa ZrO2 = 66 °ß>, 2 = 33 0A ( + Verunreinigungen ) erhalten werden können. Die Verwendung des Zirkonsandes als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Kugeln als Stützmedium nach der Erfindung ist vom wirtschaftlichen Standpunkt aus äußerst interessant.
2. Der Einfluß der fakultativen Oxyde und der zusätzlichen Oxyde in der Zusammensetzung des als Stützmedium nach der Erfindung verwendeten Materials:
Der Einfluß der fakultativen Oxyde und der zusätzlichen Oxyde wurde an einer Basiszusammensetzung untersucht, die aus etwa 33 # SiO2 und etwa 66 «Ä ZrO2 ( Zr0
das heißt natürlichem Zirkonsand aus dem Grund bestand, daß letzterer das Ausgangsmaterial ist, welches zum wirtschaftlichsten Zirkonoxyd führt.
Die Anteile der fakultativen Oxyde und der zusätzlichen Oxyde sind in Form des Gewichtsverhältnisses gegeben: fakultatives Oxyd oder zusätzliches Oxyd
SiO2
Die Anteile an fakultativen Oxyden oder zusätzlichen Oxyden ( in Form des Gewichtsverhältnisses fakultatives oder zusätzliches Oxyd ),
SiO2
wie sie im Falle des Zirkonsandes angegeben sind, sind im allgemeinen für die anderen Zusammensetzungen gültig,
da diese Oxyde nur die Art der glasigen Masse modifizieren.
a) Einfluß der Alkalioxyde
Der Alkalizusatz verbessert nicht die Eigenschaften der Kugeln. Die Druck- und Stoßfestigkeiten nehmen ab und werden für ein G-ewichtsverhältnis Na2° > 0,2 unannehmbar.
b) Einfluß des
' Al2O, Betrachtet wird der Bereich 0 < _ < 2,7.
SiO2
Das äußere Aussehen der Kugeln ist für sämtliche dieser Zusammensetzungen äußerst günstig. Auf der polierten Fläche zeigt sich keine klare Neigung zu Restlunkern oder zu Rissen bzw. Schlitzen.
Die Röntgenstrahlanalyse zeigt, daß die einzige kristallisierte Phase das nonokliiB Zirkon ist. Für -^20S > 1,5 erscheinen jedoch die
SiO2
Mullitlinien.
Druckfestigkeit
Sie steigt schnell und erreicht 100 kg für einen geringen Zusatz an Aluminiumoxyd entsprechend dem Verhältnis A1203 = 0,1 und bleibt dann in etwa SiO2
konstant bis zu Λ12Ο3 =0,6. Sie nimmt dann
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langsam ab und bleibt hierbei immer über 80 kg bis zu 2 3 = 1.
SiO2
Über diesem Wert nimmt sie ab und fällt auf unter 60 kg für Ά&3 = 1,5.
SiO2
Die besten Eigenschaften erhält man für 0,1 < A120;
SiO2
c) Der Einfluß von MgO
Im gesamten Bereich O < ^^ < 1,86 erhält man regel-
SiO
2
mäßige Kugeln mit schönem äußeren Aussehen.
I1Ur MgO
•RT77 ^ 1 zeigen die Untersuchungen an polierten biü2
ilächen, daß die Kugeln voll ohne Schlitz und von sehr feiner Textur sind.
Durch Röntgenstrahlanalyse ermittelt man das mlonokline Zirkoniumoxyd als Hauptphase mit etwas kubischem Zirkoniumoxyd.
Das Magnesiumsilicat ist amorph. F$r ^ > 1
SiO2
erscheint ein zentraler Lunkerhohlraum; seine Größe wächst mit dem Verhältnis
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Es scheint, daß man diesen Pehler in Zusammenhang mit der Bildung von Forsterit ( 2 MgO . SiO2), der bei hoher Temperatur ausfällt, "bringen kann. Diese Verbindung konnte durch radiokristallographische Analyse nachgewiesen werden; ihre Konzentration scheint mit der Größe der Lunker verknüpft zu sein.
Druckfestigkeit
Die Festigkeit gegen Zusammendrückung steigt mit dem Gewichtsverhältnis g . Sie durchläuft ein Maximum
für g =0,4 und nimmt dann ab. SiOo
Hir ^£»pr ^ 0,77, E > 80kg/Kugel von 2 mm Durchmesser (d.h., größer als die Druckfestigkeit der Kugeln aus Zirkon ohne Zusatz ).
t > x wird äiese Größe unzulässig ( E < 60 kg/ Kugel von 2 mm Durchmesser).
Zusammengefaßt kann man sagen, daß ein Zusatz von MgO zu den SiOp - ZrO2 - Gemischen die Eigenschaften der Kugeln für M£° < 1 verbessert.
Die günstigsten Eigenschaften werden erhalten für ||2- benachbart 0,4 :
E= 145 kg/Kugel von 2 mm Durchmesser.
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- 15 a) Einfluß von GaQ
Im gesamten Bereich Ο^-ττττ < 1,90 erhält man
'2
regelmäßige Kugeln von schönem Aussehen.
Untersuchungen an polierten Abschnitten zeigen, daß die Kugeln voll sind, keine Schlitze aufweisen und eine feine Zirkonkristallisation bis zu ^TTT = !»5 zeitigen.
Oberhalb dieses Wertes beginnen Lunkerhohlräume sich einzustellen, die sich erweitern, wenn dieses Verhältnis zunimmt.
Die Röntgenstrahlanalysen zeigen, daß das Auftreten dieses Fehlers dem Vorhandensein von GaO . ZrOp und kristallisierten Silikaten entspricht.
Diese Beobachtungen werden bestätigt durch die Untersuchung der Eigenschaften der erhaltenen Kugeln.
Widerstand gegen Zusammendrückung bzw. Druckfestigkeit
Sie nimmt zu mit dem Verhältnis §|§· und durchläuft ein Maximum (120 kg/Kugel) fü? ||§ =0,82
Sie nimmt dann ab und wird unbrauchbar ( < 60 kg) für
OT * 1>21> wird E>80 kS ( Festigkeit der Zirkonkugeln ohne Zusatz ).
R η 9 8 u 1 / η 3 ? η
Die besten Eigenschaften erhält man für ein Gewichtsverhältnis |j§ ~ 0,82:
E = 120 kg/Kugel von 2 mm Durchmesser.
Der Zusatz für Oxyde AIpO5, MgO, CaO zum Zirkonsand ( 33 $> ZrO2 - 66 $ Zirkon ) führt zu einer Erhöhung des Anteils des glasigen Bindemittelgefüges, welches die am wenigst harte Phase der Kugeln "bleibt. Trotz dessen wird der Widerstand gegen Zusammendrückung ganz erheblich verbessert. Dies resultiert aus der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der so gebildeten glasigen Gefüge.
So haben auch Zusammensetzungen mit höherem Zirkongehalt, die durch die besten glasigen Gefüge, die nach der vorhergehenden Untersuchung gefunden wurden, verbunden oder verknüpft sind, stark verbesserte Eigenschaften. Im folgenden werden einige Beispiele von Zusammensetzungen mit hohem Zirkongehalt gegeben, welche durch zusätzliche Oxyde modifiziert sind, bei denen es sich um Kugeln handelt, die als Stützmedien nach der Erfindung Verwendung finden. Gegeben ist auch ihre Druckfestigkeit.
Zusammensetzung ( A (
( ZrO2 = 79 Gewichtsprozent
SiO2 = 15 Gewichtsprozent E= MgO s 6 Gewichtsprozent
Zusammensetzung ( B (
( ZrO2 =76 Gewichtsprozent SiO2 = 12 Gewichtsprozent OaO = 12 Gewichtsprozent
E= 130
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( ZrO2 = 74 Gewichtsprozent
Zusammensetzung ( SiO2 = 7 Gewichtsprozent E=150 G ( Al2O, = 10 Gewichtsprozent
Die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, welche durch die Hinzufügung eines der Oxyde Al2O^, MgO und CaO sichergestellt ist, bleibt, wenn man zur glasigen Phase mehrere dieser Oxyde gleichzeitig zusetzt, wobei ein Teil des GaO oder MgO der verschiedenen oben betrachteten Zusammensetzungen durch MgO bzw. GaO ersetzt werden kann.
Yergleichsversuehe mit sogenanntem Texas-Sand und die nach der Erfindung verwendeten Kugeln gleicher Granulometrie (10-20 mesh ASTM-Uorm, d.h., 2 bis 0,84 mm) wurden unter den in Fig. 1 dargestellten Bedingungen durchgeführt.
In Fig. 2 sind die Ergebnisse aufgetragen, die mit Kugeln nach der Erfindung erhalten wurden, indem man von einer Anfangsbruchdicke h = 6mm (Kurve 1) bzw. einer Anfangsbruchdicke h = 10 mm (Kurve 2) ausging .
Aus eben der Fig. kann man die Ergebnisse erkennen, welche mit Texas-Sand von der gleichen Granulometrie für eine Anfangsbruchdicke von hQ= 10 mm (Kurve 3) erhalten wurden.
Die Überlegenheit des Stützmediums nach der Erfindung ist offensichtlich. Bei einer Beanspruchung von 700 bar
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beispielsweise ist deren Leitvermögen k.h entsprechend der Anfangsdicke h gleich. 2, 3 oder 4 Darcymeter, während sie für Sand nur O5I Darcymeter ausmacht. Im übrigen ist das Leitvermögen der erfindungsgemäß verwendetem Kugeln höchstens durch einen Eaktor in der Größenordnung von 2 zu dividieren, wenn die tatsächliche Beanspruchung von 50 auf 700^ bar geht, während unter den gleichen Bedingungen sie durch einen Paktor, dop iibor 10 liegt, im !Falle von Sexas-Sand au dividieren wäre.
Das Einpressen der erfindungsgemäß verwendeten Kugeln kann mit den gleichen Pluiden vorgenommen werden, die dazu dienen, den Sand einzupressen. Pia Dichte der Kugeln beträgt nämlich nur 3,9 gegenüber 7,8 für Kugeln S.US Stahl.
Die nach der Erfindung verwendeten Kugeln weisen im Massiv von etlichen Millimetern Dicke Stütseigenschaften auf, die denen von Stahl nahekommen und können wegen ihrer Dichte, die etwa 2 χ geringer als die des 3tahl3 ist, mit 2 χ höheren Volumenkonzentrationen eingepreßt werden, was sehr günstig für die Abstützung der größten möglichen Oberfläche der Rißausbildung 1st. Die Qualität des Materials ermöglicht es dagegen, es bei Volumenkonaentrationen zu verwenden, die höchstens gleich denen von Sand sind, der die geringste Dichte aufweist.
Im übrigen v/eist das Stützmittel nach der Erfindung gegenüber Stahlkugeln den Vorteil Iiauf, daß die Ventile
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der Einspritzpumpen nicht "beschädigt werden und können somit unter Verwendung der üblichen Vorrichtungen im Unterschied zu Stahlkugeln eingepreßt werden.
Diese Gesamtheit von Eigenschaften macht aus dem Stützmedium nach der Erfindung ein Materiell das genau eingestellt ist auf das Abstützen der Erakturen oder Rißausbildungen, welche durch hydraulische Rißbildung auf großer Tiefe erzeugt wurden.
Selbstverständlich ist es möglich, im Rahmen der Erfindung zusätzlich zum genannten Stützmedium andere Stützmedien an sich bekannter Art zu verwenden, wie sie beispielsweise vorne aufgeführt wurden, wobei das Einführen der verschiedenen ./fcützmedien in die Bohrlöcher entweder gleichzeitig oder nacheinander vorgenommen wird.
Es ist natürlich ebenfalls in gewissen !Fällen vorteilhaft, nacheinander stützmittel nach der Erfindung in wenigstens zwei unterschiedlichen Granulometrien einzupressen, wobei die größere Granulometrie beispielsweise als letzte eingepreßt wird, um die Lippen der Rißausbildungen offenzuhalten.
Ansprüche
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Claims (13)

Äff.1567 ANSPRÜCHE
1. Stützmedium für in der Wandung eines Bohrloches erzeugte Rißausbildungen, gekennzeichnet durch ein körniges oder granulatförmiges Produkt, auf der Basis der Oxyde, Ms zu 85 Gewichtsprozent Zirkoniumoxyd ZrO2t Siliciumdioxyd in einem Anteil derart, daß das Gewichtsverhältnis 2
größer oder gleich 1,5 ist, gegebenenfalls Aluminiumoxyd Al0O* in einem Anteil derart, daß das Gewichts-
^ Al O
verhältnis 2 3 zwischen 0 und 1,5 liegt und gegebenen-SiO2
falls Natriumoxyd Na2O in einem Anteil derart aufweist, daß das Gewichtsverhältnis Na2O zwischen 0 und
0,04 beträgt. Ü1U2
2. Stützmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt in Form von Kugeln vorliegt.
3. Stützmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt wenigstens eines der Oxyde MgO und CaO in Anteilen derart aufweist, daß das Gewichtsverhältnis zwischen O und 1 und
CaO 2 das Gewichtsverhältnis έττττ" zwischen 0 und 1,45 beträgt. 2
4. Stützmedium nach einem der vorhergehenden An-
es sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß/das Oxyd Al2O,
in einem Anteil derart enthält, dass das Gewichtsverhältnis ψ·2?3 zwischen 0,1 und 1 liegt. SiO2
5. Stützmedium nach einem der vorhergehenden An-
6098Λ1 /0^?0
spräche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis IpQ etwa 0,4 "beträgt.
6. Stiitzmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichts verhältnis etwa 0,82 beträgt.
7. Stützmedium nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis f zwischen
GaO öiUn O und 0,77» das Gewichtsverhältnis 1 zwlachen
0 und 1,21 und das Gewichtsverhältnis 2 A12°3 zwischen 0 und 1 liegt«
8. Stützmedium nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis "" 2 zwischen 1,5 und 2,33 liegt. ui02
9. Stützmedium nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis 2- etwa gleich 2 ist. sio2
10. Verfahren zum Stützen von Rißausbildungen oder Frakturen, die in der Wandung eines Bohrloches erzeugt wurden, dadurch gekennzeichnet, daß in das Bohrloch ein ein Stützmittel nach einem der Ansprüche 1 bis enthaltendes Fluid eingepreßt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt der Körner an Zirkonium auf die Härte der geologischen Formationen eingestellt wird, wobei dieser Gehalt umso höher liegt, je größer die Härte dieser geologischen Formationen ist.
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12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß diesos Sbützmedium nacheinander in wenigstens zwei unterschiedlichen Granulometrien eingepreßt wird,
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützmedium mit der größeren bzw. stärkeren Granulometrie als letztes, um die Lippen der Rißausbildungen oder Frakturen offenzuhalten, eingeführt wird.
609841 /032P
Leerseite
DE2611772A 1975-03-19 1976-03-19 Stützmittel und dessen Verwendung bei einem Verfahren zum Abstützen der Aufbrechspalten einer Gesteinsformation Expired DE2611772C2 (de)

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FR7508827A FR2306327A1 (fr) 1975-03-19 1975-03-19 Procede de soutenement de fractures dans les parois d'un puits traversant des formations geologiques

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DE2611772C2 DE2611772C2 (de) 1985-07-04

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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2493910A1 (fr) * 1980-11-13 1982-05-14 Produits Refractaires Agent de soutenement a base de zircone et de silice pour fractures geologiques profondes
US4547468A (en) * 1981-08-10 1985-10-15 Terra Tek, Inc. Hollow proppants and a process for their manufacture
US4427068A (en) 1982-02-09 1984-01-24 Kennecott Corporation Sintered spherical pellets containing clay as a major component useful for gas and oil well proppants
US4623630A (en) 1982-02-09 1986-11-18 Standard Oil Proppants Company Use of uncalcined/partially calcined ingredients in the manufacture of sintered pellets useful for gas and oil well proppants
US4680230A (en) * 1984-01-18 1987-07-14 Minnesota Mining And Manufacturing Company Particulate ceramic useful as a proppant
US4668645A (en) * 1984-07-05 1987-05-26 Arup Khaund Sintered low density gas and oil well proppants from a low cost unblended clay material of selected composition
US4639427A (en) * 1985-06-28 1987-01-27 Norton Company Stress-corrosion resistant proppant for oil and gas wells
US7036591B2 (en) * 2002-10-10 2006-05-02 Carbo Ceramics Inc. Low density proppant
RU2235703C9 (ru) * 2003-05-12 2019-01-15 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" Способ изготовления керамических расклинивателей нефтяных скважин
WO2006010036A2 (en) 2004-07-09 2006-01-26 Carbo Ceramics, Inc. Method for producing solid ceramic particles
WO2006032008A2 (en) * 2004-09-14 2006-03-23 Carbo Ceramics Inc. Sintered spherical pellets
US20070059528A1 (en) * 2004-12-08 2007-03-15 Carbo Ceramics Inc. Low resin demand foundry media
CA2599025C (en) * 2005-03-01 2013-09-24 Carbo Ceramics Inc. Methods for producing sintered particles from a slurry of an alumina-containing raw material
US20070023187A1 (en) * 2005-07-29 2007-02-01 Carbo Ceramics Inc. Sintered spherical pellets useful for gas and oil well proppants
DE102005045180B4 (de) * 2005-09-21 2007-11-15 Center For Abrasives And Refractories Research & Development C.A.R.R.D. Gmbh Kugelförmige Korundkörner auf Basis von geschmolzenem Aluminiumoxid sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung
US20070099793A1 (en) * 2005-10-19 2007-05-03 Carbo Ceramics Inc. Low thermal expansion foundry media
US7845409B2 (en) * 2005-12-28 2010-12-07 3M Innovative Properties Company Low density proppant particles and use thereof
US7828998B2 (en) 2006-07-11 2010-11-09 Carbo Ceramics, Inc. Material having a controlled microstructure, core-shell macrostructure, and method for its fabrication
WO2008028074A2 (en) * 2006-08-30 2008-03-06 Carbo Ceramics Inc. Low bulk density proppant and methods for producing the same
US8562900B2 (en) 2006-09-01 2013-10-22 Imerys Method of manufacturing and using rod-shaped proppants and anti-flowback additives
US20080066910A1 (en) * 2006-09-01 2008-03-20 Jean Andre Alary Rod-shaped proppant and anti-flowback additive, method of manufacture, and method of use
EA201000114A1 (ru) * 2007-07-06 2010-06-30 Карбо Керамикс Инк. Проппант и способ гидравлического разрыва пласта (варианты)
US20090118145A1 (en) * 2007-10-19 2009-05-07 Carbo Ceramics Inc. Method for producing proppant using a dopant
BR112013024350A2 (pt) * 2011-03-29 2016-12-20 Saint Gobain Ceramics partícula de cerâmica e processo para produzir a mesma

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1159278A (fr) * 1955-09-29 1958-06-25 Corning Glass Works Corps réfractaires à base de zircone, d'alumine et de silice
US2924533A (en) * 1956-05-28 1960-02-09 Carborundum Co Spheroidal refractory material and method of making
US3373815A (en) * 1966-05-06 1968-03-19 Exxon Production Research Co Fracturing of subterranean formations
US3437148A (en) * 1967-01-06 1969-04-08 Union Carbide Corp Method and article for increasing the permeability of earth formations
DD94796A1 (de) * 1972-03-10 1973-01-12

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3701383A (en) * 1971-01-07 1972-10-31 Shell Oil Co Fracture propping
US3976138A (en) * 1974-08-01 1976-08-24 Union Carbide Corporation Method of increasing permeability in subsurface earth formation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1159278A (fr) * 1955-09-29 1958-06-25 Corning Glass Works Corps réfractaires à base de zircone, d'alumine et de silice
US2924533A (en) * 1956-05-28 1960-02-09 Carborundum Co Spheroidal refractory material and method of making
US3373815A (en) * 1966-05-06 1968-03-19 Exxon Production Research Co Fracturing of subterranean formations
US3437148A (en) * 1967-01-06 1969-04-08 Union Carbide Corp Method and article for increasing the permeability of earth formations
DD94796A1 (de) * 1972-03-10 1973-01-12

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Publication number Publication date
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US4072193A (en) 1978-02-07

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