DE2848972C2

DE2848972C2 - Verfahren zur selektiven Behandlung unterirdischer Formationen

Info

Publication number: DE2848972C2
Application number: DE2848972A
Authority: DE
Inventors: Claude Everett Cooke Jun.; Clay Houston Tex. Gruesbeck jun.; Thomas Wayne Muecke
Original assignee: Exxon Production Research Co
Current assignee: ExxonMobil Upstream Research Co
Priority date: 1977-11-14
Filing date: 1978-11-11
Publication date: 1983-01-27
Also published as: GB2007745B; NL174752B; NO783267L; MY8500112A; AU514250B2; NO152467C; NO154403C; NO833401L; US4139060A; NO154403B; GB2085512A; MY8500117A; GB2085512B; CA1081608A; GB2007745A; NL174752C; NL7810001A; AU3886478A; NO152467B; MX149571A

Description

a) in die Bohrung Kugelabdichtungen mit gegenüber den Perforationen größerem Durchmesser zum Abdichten der unteren Perforationen (16) einführt,

dadurch gekennzeichnet, daß man

b) eine erste Flüssigkeit (20), deren Dichte größer ist als die Dichte der Kugeldichtungen (22), in einer Menge in die Bohrung (10) einführt, daß das f\[össigkeitsniveau zwischen den oberen Perforationen (17) und den unteren Perforationen (16) liegt,

c) eine zweite Flüssigkeit (21) in die Bohrung (10) einführt, deren Dichte geringer ist als die Dichte der Kugeldichtungen (22), sowie

d) die Kugeldichtungen (22} unterhalb der oberen Perforationen (17) hält und die Behandlungsflüssigkeit in die Bohrung (10) injiziert, wobei die Kugeldichtungen (22) auf den unteren Perforationen (16) abgesetzt werden und die Behandüingsflüssigkeit durch die oberen Perforationen (17) gedrückt w;:-j.

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2. Verfahren nach Anspruch 5., dadurch gekennzeichnet, daß die erste Flüssigkeit (20) eine wäßrige Flüssigkeit ist

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Flüssigkeit (21) ein ₍o Kohlenwasserstoff ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsflüssigkeit eine Flüssigkeit zum Aufbrechen der Formation ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsflüssigkeit eine Säurelösung ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schritte a), b) und c) gleichzeitig durchführt

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schritt a) nach den Schritten b) und c) durchführt

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst den Schritt b) und 5$ anschließend die Schritte a) und c) zur Durchführung bringt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Flüssigkeit (21) die gleiche wie die Behandlungsflüssigkeit ist

10. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der zweiten Flüssigkeit (21) geringer ist als die Dichte der Behandlungsflüssigkeit.

11. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man im wesentlichen alle in die Bohrung (10) eingeführten Kugeldichtungen (22) auf der ersten Flüssigkeit (20) aufschwimmen und im wesentlichen bis zur unteren Begrenzung der zweiten Flüssigkeit (21) absinken läßt, bevor man die Behandlungsflüssigkeit in die Bohrung (10) injiziert,

IZ Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Kugeldichtungen (22) größer ist als die Dichte der Behandlungsflüssigkeit

(3, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Kugeldichtungen (22) kleiner ist als die Dichte der Behandlungsflüssigkeit

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Injektion der Behandlungsflüssigkeit in die Bohrung unterbricht, eine zusätzliche Flüssigkeit einführt, deren Dichte hinreichend größer ist als die Dichte der Kugeldichtungen, wobei die Kugeldichtungen bis auf ein Niveau zwischen den nächsthöheren Perforationen und den oberen Perforationen aufschwimmen, worauf man eine zusätzliche Flüssigkeit einführt die eine Dichte geringer als die Dichte der Kugeldichtungen besitzt und anschließend die Behandlungsflüssigkeit in die nächstoberen Perforationen injiziert

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Behandlung unterirdischer Formationen, die von einer Förderbohrung durchdrungen sind, welche mit einer Bohrlochauskleidung versehen sind, die in mindestens zwei vertikal voneinander beabstandeten Bereichen Perforationen trägt, wobei unter Abdichtung der unteren Perforationen eine Behandlungsflüssigkeit durch die oberen Perforationen gedruckt wird und man in die Bohrung Kugeldichtungen mit gegenüber den Perforationen größerem Durchmesser zum Abdichten der unteren Perforationen einführt

Beim Einbringen von öl- und Gasbohrungen ist es üblich, einen als Bohrlochauskleidung bekannten Rohrstrang in die Bohrung einzubringen und um die Außenseite der Bohrlochauskleidung Beton aufzutragen, um die verschiedenen Kohlenwasserstoffe führenden Formationen, die von der Bohrung durchdrungen werden, voneinander zu isolieren. Um eine Flüssigkeitsverbindung zwischen den Kohlenwasserstoffe führenden Formationen und dem Inneren der Bohrlochauskleidung zu schaffen, sind die Bohrlochauskleidung und die Betonumhüllung perforiert

Zu verschiedenen Zeiten während der Lebensdauer einer Bohrung kann es erstrebenswert sein, die Förderung der Kohlenwasserstoffe durch eine Säurebehandlung oder ein hydraulisches Aufbrechen zu steigern. Wenn nur eine dünne, einfache Kohlenwasserstoffe führende Zone in der Bohrung anperforiert ist s;römt die Behandlungsflüssigkeit in diese Zone ein. Wenn die Mächtigkeit der perforierten Zone oder die Anzahl der perforierten Zonen ansteigt, wird die Behandlung des gesamten Förderbereiches oder aller Zonen schwieriger. So neigt die Formation mit der höchsten Permeabilität dazu, den wesentlichen Anteil einer vorgegebenen Behandlungsflüssigkeit aufzuneh' men, wobei der Bereich, der die geringste Durchlässigkeit besitzt, praktisch unbehandell bleibt Um dieses Problem zu überwinden, ist bereits vorgeschlagen worden, die Behandlungsflüssigkeit von den Bereichen hoher Permeabilität in die Bereiche niedriger Permeabilität abzulenken.

So sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um mehrere Zonen selektiv zu behandeln, unter

Verwendung von Dichtungsstöcken, Ablenkungsblechen und Kugeln, Bridge-Plugs sowie Kugeldichtungen. Aus der US-PS 31 74 546 ist es bekannt, vertikal voneinander beabstandete Gruppen von Perforationen nacheinander mit Kugeln abzudichten. Hierbei werden jedoch zunächst sowohl die unteren als auch die oberen Perforationen verschlossen, worauf anschließend erst die unteren mechanisch wieder von den Dichtungen befreit werden.

Aus der US-PS 32 92 700 ist es bekannt, zunächst nur die unteren Perforationen zu verschließen, worauf die Behandlungsflüssigkeit nur durch die oberen Perforationen eingeleitet wird. Bei diesem Verfahren wird jedoch eine Vorrichtung zum Transport der Kugeln eingesetzt Hierbei sind die einzelnen Kugeln über Fäden mit einer Kette verbunden, die durch das Bohrloch abgesenkt wird.

Dichtungsstücke sind in großem Maße eingesetzt worden, um die einzelnen Zonen für die Behandlung voneinander zu trennen. Obwohl diese Anordnungen wirkungsvoll sind, erweisen sie sich in ihrer Anwendung als außerordentlich kostenaufwendig, da eine teure Ausrüstung erforderlich ist, um die Dichtu/.gsstücke einzubringen. Darüber hinaus läßt die mechanische Verläßlichkeit mit ansteigender Bohrlochtiefe nach.

Bei der Verwendung eines Ablenkbleches und einer Kugel zur Trennung der Zonen wird ein Ablenkring eingesetzt, der zwischen zwei Verbindungsstellen der Bohrlochauskleidung paßt und einen etwas geringeren Innendurchmesser besitzt als die Bohrlochauskleidung, so daß eine große Kugel oder eine Bombe, die in die Bohrlochauskleidung eingeführt wird, sich auf den Ableitring aufsetzt Nachdem sich die Kugel auf den Ableitring aufgesetzt hat, verhindert sie einen weiteren Flüssigkeitsstrom durch die Bohrlochauskleidung abwärts. Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt in der Verteuerung durch die Anordnung der Ableitringe.

Wenn darüber hinaus zwei oder noch mehr Ableitringe eingesetzt werden, ist der Innendurchmesser des unteren Ableitringes so klein, daß ein herkömmlich ;s Perforationsbohrgerät nicht mehr eingesetzt werden kann, um die Bohrlochauskleidung unterhalb des unteren Ablenkringes zu perforieren.

Ein Bridge-Plug, der im wesentlichen aus einem Gleitelement, einem Stopfdorn und einem Gummidichtungselement besteht, ist ebenfalls bereits in die Bohrlochaißkleidung eingesetzt worden, um eine untere Zone zv isolieren, während der obere Bereich behandelt wurde. Nach dem Aufbrechen der Formation ode.'· der Säurebehandlung der Bohrung wurde der Bridge-Plug im allgemeinen mit einei.i Meißel bis zum Fuß der Bohrung geschlagen. Eine Schwierigkeit beim Einsatz des Bridge-?lug-Verfahrem liegt darin, daß der Plug manchmal nicht dem hohen Differentialdruck zu widerstehen vermag. Ein anderes Problem dieser Ablenktechnik liegt darin, daß das Einsetzen und Entfernen des Plugs sehr teuer sein kann.

Nach einem weiteren Ablenkungsverfahren werden Kugeldichtungen eingesetzt. Bei einem typischen derartigen Verfahren werden Kugeldichtungen in die μ Bohrung zusammen mit der Formationsbehandlungsflüssigkeit eingepumpt. Kugeln werden durch die Bohrung abgeführt und durch die Flüssigkeit die Perforationen durchströmt, zu diesen hingeschwemmt. Die Kugeln setzen sich auf die Perforationen auf und <>5 werden dort durch das Druckdifferential über die Perforationen gehalten.
Obwohl die Ablenkung· verfahren unter Verwendung von Kugeldichtungen in umfangsreichem Maße eingesetzt werden, arbeitet dieses Verfahren oftmals nicht voll zufriedenstellend, da nur ein Teil der injizierten Kugeln sich tatsächlich auf die Perforationen aufsetzt. Die Kugeldichtungen mit einer Dichte, die größer ist als die der Behandlungsflüssigkeit führen oft zu einem niedrigen und nicht voraussagbaren Aufsetzwirkungsgrad, der von verschiedenen Faktoren abhängig ist, wie z. B. von der Dichtedifferenz zwischen den Kugeldichtungen und der Flüssigkeit, der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch die Perforationen sowie die Anzahl, der Abstand und die Ausrichtung der Perforationen. Dies führt dazu, daß der Verschluß einer vorbestimmten Anzahl von Perforationen zu einer bestimmten Zeit während der Behandlung in starkem Maße dem Zufall überlassen bleibt Es ist auch schwierig, zu steuern, welcher perforierte Bereich der perforierten Bohrlochauskleidung die Kugel aufnimmt, und in manchen Fällen führt dies zu einer unbeabsichtigten Behandlung mancher Bereiche der Formation.

Kugeldichtungen, die eine Dichte besitzen, welcher geringer ist als die BehandlungsP.üssigke't, sind vorgeschlagen worden, um das Problem mit dem Aufsetzwirkungsgrad zu lösen, oder zumindest teilweise zu beheben. Bei diesem Verfahren wird die Behandlungsflüssigkeit, die die leichten Kugeldichtungen enthält, in das Bohrloch mit einer Geschwindigkeit injiziert, so daß die abwärts gerichtete Geschwindigkeit der Flüssigkeit ausreicht eine Kraft auf die Kugeldichtungen zu übertragen, die größer ist als die Auftriebskraft, die auf die Kugeldichtungen wirkt Nachdem die Kugeldichtungen die Perforationen erreicht haben, setzen sie sich auf diesen ab und verschließen die Perforationen, so daß die Behandlungsflüssigkeil in die verbleibenden offenen Perforationen abgelenkt wird. Ein Problem bei der Verwendung leichter Kugeldichtungen liegt darin, daß bei einer niedrigen Flüssigkeitsgeschwindigkeit in abwärtiger Richtung durch die Bohrlochauskleidung, die im allgemeinen bei Säurebehandlungsverfahren vorliegt die Behandlungsflüssigkeit die aufwärts gerichtete Auftriebskraft auf die Kugeldichtungen nicht zu übei winden vermag, so daß die Kugeldichtungen nicht zu den Perforationen hintransportiert werden. Ein weiteres Problem liegt darin, daß es oftmalt schwierig ist zu steuern, welcher Bereich der Formation behandelt wird. Leichte Kugeln, die von einer Behandlungsfriissigkeit mit größerer Dichte durch die Bohrung abgeführt werden, verschließen oftmals die oberen Perforationen, bevor sie die unteren Perforationen erreichen.

In Kenntnis dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, daß keine besondere Vorrichtung für den Transport der Kugeln erforderlich ist. Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Maßnahmen. Hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Damit ist es gelungen nach der Erfindung ein Verfahren zu schaff jn, mittels wetchem der Strom einer Behandlungfflüssigkeit durch untere Perforationen in einem ausgekleideten Bohrloch zeitweilig zu unterbrechen, während die Behandlungsflüssigkeit durch die oberen Perforationen innerhalb der Bohrlochauskleidung in die Formation injiziert wird. Dabei werden allgemein in eine BoKi !ochauskleidung, die bei verschiedenen Niveaus perforiert ist, Kugeldichtiingen, die zumindest einen Perforationsbercich in der Bohrloch-

—ijerti'7»^a-.-v-

auskleidung abdichten sollen, eine erste Ilüssigkeit mit einer größeren Dichte als die Dichte tier Ktigeldichtungen sowie eine /weite I"liissig!- eil mit einer Dichte, die geringer ist als die Dichte der Kugeldiclitungcn, eingeführt. Die Kugeldichtungen. die erste Flüssigkeit > oder die zweite flüssigkeit können gleichzeitig oder in einer beliebigen Reihenfolge eingeleitet werden. Die erste Flüssigkeit wird in einer Menge in die Bohrung eingeleitet, die ausreicht, um den unteren Teil der Bohrung bis zu einem Niveau anzufüllen, das zwischen " den offenzulassenden und den zeitweilig für den Flüssigkeitsstrom zu verschließenden Perforationen liegt. Der Dichteunterschied zwischen den Kugeldichtungen und den Flüssigkeiten in der bohrung bewirkt, daß sich die Kugeln bis zu der Zwischenschicht oder der · iJbcrgangsschicht zwischen der ersten Flüssigkeit und der zweiten Flüssigkeit bewegen. Nachdem die Kugeldichtungen sich unter dem zu behandelnden Niveau befinden, wird eine Behandliingsflüssigkcit in die Bohr;::;z inii/icri P"r Fi"«;«i<oiic«irnm durch <lir ■ < Perforationen unterhalb der Kugeldichtung führt die Kugeldichtungen zu den Perforationen, wobei sie sich auf diese aufsetzen und die Injektion der Behandlungsflüssigkeit durch die oberen Perforationen leiten. Dieser Vorgang kann wiederholt durchgeführt werden, un. eine '"> beliebige Anzahl von Bereichen in der Formation zu behandeln.

Gemäß einer bevorzugten Ausfülirungsform handelt es sich bei der ersten Flüssigkeit um eine wäßrige Solelösung mit einer Dichte, die größer ist als etwa !'> 1,1 g/cm^!, bei der zweiten Flüssigkeit um Dieselöl mit einer Dichte, die geringer ist als 0,95 g/cm^! und bei den Kugeldichtungen um einen syntaktischen Schaumkern mit einem Polyurethanüberzug, deren Dichte zwischen etwa l.0g/cm³und 1,05 g/cm'liegt. i>

Gemäß der Erfindung ist es möglich, mittels leichter Kugeldichtungen den Strom der Behandlungsflüssigkeit durch Perforationen in einem unteren Bereich der Bohrung mit einem I00°/oigen Wirkungsgrad zu unterbinden, ohne daß dies einen Einfluß auf die -i< > Injektion der Behandlungsflüssigkeit durch die Perforationen in einem oberen Bereich der Bohrung hat. Dieses Verfahren führt dementsprechend zu beträchtlichen Vorteilen gegenüber herkömmlichen Verfahren zur Ablenkung der Flüssigkeiten. ⁴>

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten werden anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung deutlich. Die Figur zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Bohrung zur Erläuterung des Einsatzes des ·<> erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Erfindung lit auf Bohrungen anwendbar, die mit einer Bohrlochauskleidung versehen sind, die eine Anzahl Kohlenwasserstoff führender Bereiche, Formationen, Zonen oder Lagerstätten durchdringt. Oftmals « überlagern sich die Öl führenden Bereiche und können durch nicht öl führende Bereiche voneinander getrennt sein. Wenn Behandlungsflüssigkeiten in eine Bohrung injiziert werden, die mit einer Mehrzahl von Bereichen in Verbindung steht, nimmt der Bereich, der der <■■» Behandlung den geringsten Widerstand entgegensetzt, den größten Teil der Behandlungsflüssigkeit auf, so daß dessen Permeabilität oder Produktivität erhöht wird, während die Bereiche, die einen geringeren Teil der Behandlung erfahren, nicht in ihrer Permeabilität oder ^ Produktivität erhöht werden. Somit wird ein Bereich bevorzugt vor dem anderen behandelt. Die Erfindung ist im besonderen gerichtet auf die Erhöhung der Permeabilität oder Produktivität einer oberen Schicht durch Behandlungsverfahren, wie beispielsweise durch hydraulisches Brechen oder einer Säurebehandlung, während der Flüssigkeitsstrom in eine untere Führungsschicht verhindert werden soll.

Die praktische Durchführung einer Ausführtingsform des crfindungsgcmäßen Verfahrens soll unter Bezugnahme auf die Figur erläutert werden. Die Figur zeigt eine Bohrung 10 mit einer Bohrlochauskleidung 12, die bis zum Fuß der Bohrung läuft. Die Bohrung durchstößt einen oberen Kohlenwasserstoff führenden Bereich 14 und einen unteren Kohlenwasserstoff führenden Bereich 15. Es soll angenommen werden, daß gemäß diesem Ausführungsbeispiel der untere Bereich 15 eine höhere Permeabilität besitzt als der obere Bereich 14. Die ßohrlochauskleidung ist gegenüber dem Bohrloch nach außen mit einer Betonschicht versehen, die die Auskleidung festhält und die Bereiche 14 und 15. die von der Bohrung durchdrungen werden, voneinander isoliert. P'C Rptnnnmhüllung 13 erstreckt sich von dem Fuß des Bohrloches nach oben bis zur Erdoberfläche. Der Bereich 14 steht in Flüssigkeitsverbindung mit dem Inneren der Bohrlochauskleidung 12 durch die Perforationen 17, während der Bereich 15 über die Perforationen 16 in Flüssigkeitsverbindung mit dem Inneren der Bohrlochausklcidung steht.

Die Kohlenwasserstoffe der führenden Bereiche 14 und H strömen durch die Perforationen 16 und 17 in das Innere !or Bohrlochausklcidung 12 und werden durch ein Förderrohr 19 zur Oberfläche geführt. Eine Abdichtung 18 ist am unteren Ende des Förderrohres 19 oberhalb des Bereiches 14 angeordnet, um eine Druckdichtung zwischen dem f-orderrohr 19 und der Bohrlochauskleidung 12 zu erzielen. Ein Förderrohr wird nicht immer eingesetzt, und es kann auch das gesamte innere Volumen der Bohrlochauskleidung zur Förderung der Kohlenwasserstoffe zur Erdoberfläche eingesetzt werden. Da der untere Bereich 15 eine höhere Permeabilität als der obere Bereich 14 besitzt, ist es erforderlich, wenn man den oberen Bereich durch Aufbrechen der Formation oder ein Säureverfahren behandeln will, das Einströmen der Behandlungsflüssigkeiten in den unteren Bereich 15 zu unterbinden.

Der erste Schritt zur Isolierung des unteren Bereiches 15 von dem oberen Bereich 14 gemäß der Erfindung liegt darin, in das Bohrloch eine Flüssigkeit einzuführen, deren Dichte größer ist als die Dichte der Kugeldichtungen. Die schwere Flüssigkeit, die in der Figur mit der Bezugsziffer 20 versehen ist. wird in einer Menge in das Bohrloch eingeführt, die ausreicht, um den unteren Teil des Bohrloches bis auf ein Niveau anzufüllen, das zwischen den Perforationen 16 des unteren Berei 'ies 15 und den Perforationen 17 des oberen Bereiches 14 liegt. Die schwere Flüssigkeit 20, die verwendet wird, um den unteren Bereich des Bohrloches anzufüllen, sollte eine größere Dichte besitzen als die Dichte der Kugeldichtungen, die in das Bohrloch eingeführt werden. Dies wird angestrebt, um Kugeldichtungen auf der schweren Flüssigkeit oberhalb der Perforationen 16 aufschwimmen zu lassen. Die Dichte der Flüssigkeit 20 hängt natürlich von der Dichte der in der Bohrung eingesetzten Kugeldichtung ab, wobei jedoch normalerweise die minimale Dichte der Flüssigkeit oberhalb 1 g/cm³ und bevorzugt oberhalb 1,10 g/cm³ liegt. Jegliche Flüssigkeit, die die erforderliche Dichteeigenschaften besitzt, und die inert gegenüber den Kugeldichtungen ist, kann gemäß der Erfindung eingesetzt werden. Geeignete schwere Flüssigkeiten umfassen väßrige

flüssigkeiten einschließlich Kochsalzlösungen und KaI-/lumbromicllösungcn sowie nicht wäßrige lösungen einschließlich Ortho-Niirotnluol. Kohlensloffclisulfid. Dimethylphthalat. Nilrobcnzol und Isoqiiinolin.

Nachdem die Flüssigkeit mit der großen Dichte in die Bohrlochauskieidung eingeführt ist, wird eine Flüssigkeit mit einer Dichte, die geringer ist als die Dichte der Kugcldiehtungen. in die Bohrlochauskleiclung eingeführt. >>iesc leichte flüssigkeit, die in der Figur mit der Bezugsziffer 21 versehen ist. verbleibt in der Bohrung oberhalb der schweren Flüssigkeit und füllt vorzugsweise den Bereich bis zu einem Niveau im Bereich der Perforationen 17 des Bereiches 14 an. jede Flüssigkeit, deren Dichte geringer ist als diejenige der Kugeldichtungen kann gemäß dieser 'Nusführungsform der Erfindung eingesetzt werden. Geeignete leichte Flüssigkeiten umfassen Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Dieselöl und leichte Kohlenwasserstoffkondensate. Bei der !richten Flüssigkeit 21 kann es sich auch um die besitzt, die größer ist ab diejenige der Kiigcklichlungcn. kann die leichte IlüssigKcit 21 nicht die gleiche wie die Behandlungsflüssigkeit sein, da die leichte Flüssigkeit eine Dichte besitzen muß. die geringer ist ah diejenige der Kugeldichtungen, um sicherzustellen, daß die Kugeln unterhalb eier Perforationen gehalten werden, durch welche die Behandlungsflüssigkeit strömen soll.

Nachdem der Bereich 14 hinreichend behandelt worden ist, gibt man den Druck am Bohrlochkopf frei, und die Druckdifferenz von der Formation zu der Bohrung bewirkt, daß sich die Kugeldichtungen von den Perforationen 16 lösen. Weitere (nicht dargestellte) Bereiche können dann selektiv behandelt werden, indem gemäß der Erfindung eine zusätzliche schwere Flüssigkeit 20 in die Bohrung eingeleitet .,ird. um die Kugeldichtungen in einer Position oberhalb der Perforationen des nächsthöheren Bereiches einzuschwimmen, die zeitweilig verschlossen werden sollen und unterhalb der Perforationen des nächsthöheren zu

Bereich 14 zu behandeln, vorausgesetzt, daß die Behandlungsflüssigkeit eine geringere Dichte besitzt als diejenige der Kugeldichtungen.

Nachdem die schwere Flüssigkeit 20 und die leichte Flüssigkeit 21 in die Bohrung eingeführt worden sind, werden die Kugeldichtungen 22. deren Dichte zw ischen der Dichte der schweren Flüssigkeit 21 und der leichten Flüssigkeit 20 liegt, in die Bohrung eingeleitet. Diese Kugeldichtungen sind so ausgebildet, daß deren äußerer Überzug eine Perforation abzudichten vermag, während der Kern hinreichend fest ist, um ein Durchzwängen d-rch die Perforationen auszuschließen. Die Kugeln besitzen vorzugsweise eine im wesentlichen sphärische Ausbildung, wobei jedoch auch andere Formen eingesetzt werden können. Infolge des Dichteunterschiedes der Kugeldichtungen und der leichten Flüssigkeit 21 sinken die Kugeldichtungen bis zur Unterkantc der leichten Flüssigkeit 21 ab und schwimmen auf der dichten Flüssigkeit 20.

Wenn sich die Kugeldichtungen 22 in der Bohrung zwischen den Bereichen 14 und 15 befinden, und nachdem vorzugsweise alle Kugeln auf der dichten Flüssigkeit 20 schwimmen, wie dies in der Figur dargestellt ist, wird eine Behandlungsflüssigkeit in die Bohrung injiziert, um die Formation 14 zu behandeln. Die Behandlungsflüssigkeit kann eine Säure, eine Wasserlösung oder eine Kohlenwasserstofflösung sein, so daß die Permeabilität oder Produktivität der Formation durch physikalisches Aufbrechen oder die Reaktion eines chemischen Mittels, wie beispielsweise einer Säure, mit dem Material der Formation erhöht wird. Während die Behandlungsflüssigkeit injiziert wird, führt jeglicher Flüssigkeitsstrom in dem Bereich 15 dazu, daß das Niveau der schweren Flüssigkeit 20 sinkt Wenn die Kugeldichtungen 22 bei den Perforationen 16 angelangeiti, führt der Strom der Flüssigkeit 21 durch die Perforationen 16 die Kugeldichtungen zu den Perforationen hin, auf welchen sie sich absetzen. Die Kugeldiclnungen werden dort durch das Flüssigkeitsdruckdifferential gehalten, womit die Perforationen 16 dicht verschlossen werden. Da nun die Perforationen 16 des Bereiches 15 abgedichtet sind, baut sich ein Druck in der Bohrlochauskleidung auf, und die Behandlungsflüssigkeit strömt durch die Perforationen 17 in den Bereich 14.

Die Dichte der Behandlungsflüssigkeit kann gleich, größer oder geringer als die Dichte der Kugeldichtungen sein. Wenn die Behandlungsflüssigkeit eine Dichte

Unlinn^nln'Un Vi η ψ·n'n^Vtη f ιιιπΡηιιΓ ntnn -

Flüssigkeit eingeführt wird, um die leichte Flüssigkeit aufzufüllen, die durch den vorangehenden Behandlungsschritt verlorengegangen ist, worauf man schließlich weitere Behandlungsflüssigkeit einführt, um den nächsthöheren Bereich oder die Bereiche oberhalb der Kugeldichtungcn zu behandeln.

Obwohl die Kugeldichtungen, die schwere Flüssigkeit 20 sowie die leichte Flüssigkeit 21 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform nacheinander in die Bohrlochauskleidung eingeführt wurden, können natürlich die Kugeldichtungen 22 sowie die Flüssigkeiten 20 und 21 in einer beliebigen Reihenfolge oder auch gleichzeitig eingeleitet werden. Gemäß einer anderen Ausführungsform können die schwere Flüssigkeit 20 und die leichte Flüssigkeit 2t gleichzeitig in die Bohrung eingeführt werden, worauf anschließend die Kugeldichtungen durch einen am Bohrlochkopf angeordneten Dispenser oder eine andere geeignete Injektionsvorrichtung eingeleitet werden.

Die Kugeldichtungen, die innerhalb der Bohrung angeordnet sind, beeinflussen die Injektion der Behandlungsflüssigkeiten während einer mehrstufigen Behandlung einer Formation nicht. Die Kugeldichtungen, die sich innerhalb der Bohrung zwischen den Bereichen 14 und 15 befinden, setzen sich auf die Perforationen 16, durch welche eine Flüssigkeit strömt, mit einem IOO%igen Wirkungsgrad auf. Das heißt, jede Kugel setzt sich auf eine Perforation 16 auf und dichtet diese ab, solange eine Perforation existiert, durch welche Flüssigkeit strömt. Wenn die Flüssigkeit 21 mit der niedrigen Dichte durch die unteren Perforationen 16 strömt, setzen sich die Kugeldichtungen auf. Es tritt ein voraussagbares Ableitungsverfahren ein, da die Anzahl der durch die Kugeldichtungen verschlossenen Perforationen gleich der Zahl der Kugeldichtungen ist, die in die Bohrlochauskleidung injiziert werden. Dementsprechend hängt die Anzahl der einzusetzenden Kugeldichtungen bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens von der Anzahl der Perforationen ab, die verschlossen werden sollen. Durch den hohen Aufsetzwirkungsgrad ist ein Überschuß an Kugeldichtungen normalerweise nicht erforderlich.

Um die vorliegende Erfindung in der Praxis einzusetzen, ist es erforderlich, Kugeldichtungen zu verwenden, deren Dichte geringer ist als die Dichte der schweren Flüssigkeit 20 und deren Dichte größer ist als die Dichte der leichten Flüssigkeit 21, während gleichzeitig die Festigkeit so groß sein muß, damit sie

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dem Druck, eier innerhalb der Bohrung auftritt, widerstehen können. Ils ist nicht unüblich, daß am Fuße einer Bohrung ein Druck vorliegt, der 68 bar und sogar 1020 bar während einer Behandlung überschreitet. Wenn eine Kugcldichtung diesem Druck nicht zu > widerstehen vermag, fällt sie zusammen, wodurch die Dichte der Kugcldichtung ansteigt bis an eine Dichte, die leicht die Dichte der Flüssigkeit 21 übersteigt.

Die schwer«. Flüssigkeit 20 besitzt im allgemeinen eine Dichte von mindestens 1,0 g/cm¹, und die leichte ι» Flüssigkeit 2) besitzt im allgemeinen eine Dichte, die geringer ist als 0.8 g/cm^!. Die Dichte der Kugcldichtungen liegt dementsprechend im allgemeinen im Bereich von etwa 0.8 bis 1.1 g/cm¹.

Fs leuchtet ein. daß die F.rfinclung zu einer Anzahl von ι "> Vorteilen gegenüber gegenwärtig eingesetzten Mehr-

bcrcichsbehandlungcn oder Behandlungsverfahren führt. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann jeder beliebige Bereich mit dem gewünschten Behändlungsvolumen behandelt werden, wobei im wesentlichen kein Verlust an Flüssigkeit durch die Perforationen unterhalb des zu behandelnden Bereiches eintritt Weitere Vorteile der gegenwärtigen Erfindung über herkömmlich eingesetzte Verfahren, mittels welchen man versuchte, bestimmte Bereiche von der Aufnahme von Flüssigkeit auszuschließen, umfassen die einfache Ausführung, da keine teuere Ausrüstung oder Einrichtung erforderlich ist, um das Verfahren durchzuführen und die Flexibilität, da Veränderungen der Injektionshöhe rasch und kostengünstig durchgeführt werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur selektiven Behandlung unterirdischer Formationen, die von einer Förderbohrung durchdrungen sind, welche mit einer Bohrlochauskleidung versehen ist, die in mindestens zwei vertikal voneinander beanstandeten Bereichen Perforationen trägt, wobei unter Abdichtung der unteren Perforationen eine Behandlungsflüssigkeit durch die oberen Perforationen gedrückt wird und man