DE2849023A1

DE2849023A1 - Verfahren zum aufbringen von kugeldichtungen auf perforationen in bohrlochauskleidungen

Info

Publication number: DE2849023A1
Application number: DE19782849023
Authority: DE
Inventors: Steven Ray Erbstoesser; Christopher Michae Shaughnessy
Original assignee: Exxon Production Research Co
Current assignee: ExxonMobil Upstream Research Co
Priority date: 1977-11-14
Filing date: 1978-11-11
Publication date: 1979-05-17
Also published as: NO152985B; NL175842B; DE2849023C2; GB2007744B; NL7811098A; MX150771A; US4195690A; NO152985C; GB2007744A; MY8500111A; NL175842C; NO783810L; CA1089760A

Description

Beschreibung;

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung unterirdischer Formationen, die ein ausgekleidetes Bohrloch umgeben, wobei Kugeldichtungen zur Ableitung der Flüssigkeit durch die Perforationen der Bohrlochauskleidung eingesetzt werden.

Beim Einbringen von Öl- und Gasbohrungen ist es üblich, einen als Bohrlochauskleidung bekannten Rohrsferang in die Bohrung einzubringen und um die Außenseite der Bohrlochaaskleidung Beton aufzutragen, um die verschiedenen Kohlenwasserstoff führenden Formationen, die von der Bohrung durchdrungen werden, voneinander zu isolieren,= Um eine Flüssigkeitsverbindung zwischen den Kohlenwasserstoff führenden Formationen und dem Inneren der Bohrlochauslcieidung zu schaffen, sind die Bohr= lochauskleidung und die Betonumhüllung perforierto

Zu verschiedenen Zeiten wihrend der Lebensdauer einer Bohrung kann es erstrebenswert SQin₅ die Förderung der Kohlenwasser= stoffe durch ein® Säönsfeshandlyng oder durch ein hydraulisches Aufbreelien aa steigern ο tJsnn nur ©ine dünne einfache Kohlen= wasserstoff führende Zone in der Bohrung anperforierfe ist, strömt die Eshandlungsflössigkeit in diese Zone ein_o tfenn die Mächtigkeit der perforierten Zon® oder die Änaahl der perforier= ten Z©FiSn ansteigt_r wird dl© Behandlung des gesasifeen Forderbe-= reiches oder aller Zonen Gehw&eidLgero S& neigt dl© Formation mit der höchsten Permeabilität das« <ä@e ueoentlichen Anteil

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einer vorgegebenen Behandlungsflüssigkeit aufzunehmen, wobei der Bereich, der die geringste Durchlässigkeit besitzt, praktisch unbehandelt bleibt. Um dieses Problem zu überwinden, ist bereits vorgeschlagen worden, die Behandlungsflüssigkeit von den Bereichen hoher Permeabilität in die Bereiche njadriger Permeabilität abzulenken.

So sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um mehrere Zonen selektiv zu behandeln, unter Verwendung von Dichtungsstücken, Ablenkungsblechen und Kugeln, Bridge-Plugs sowie Kugeldichtungen.

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

Bei Verwendung von Ablenkblechen und Kugeln zur Abtrennung 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 Bombe, die in die Bohrlochauskleidung eingeführt wird, sich auf den Ablenkring aufsetzt. Nachdem sich die Kugel auf den Ablenkring aufgesetzt hat, ver-

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hindert sie einen weiteren Flüssigkeitsstrom durch die Bohrlochauskleidung abwärts. Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß die Ableitringe zusammen mit dera Rohrstrang der Bohrlochauskleidung eingesetzt werden müssen» Wenn darüber hinaus zwei oder noch mehr Ableitringe eingesetzt werden_s ist der Innendurchmesser des unteren Ableitringes so klein, daß ein herkömmliches Perforationsbohrgerat unterhalb des unteren Ableitringes nicht mehr eingesetzt werden Isann, ura die Bohrlochauskleidung unter dem unteren Ableitring zu perforieren.

Ein Bridge-Plug, der im wesentlichen aus einem Gleitelement, einem Stopfdorn und einer Gummidichtung besteht, ist ebenfalls bereits in die Bohrlochauskleidung eingesetzt worden, um eine untere Zone zu isoloeren, während der obere Bereich behandelt wurde. Nach dem Aufbrechen der Formation oder der Säurabehandlung der Bohrung wurde der Bridge-Plug im allgemeinen herausgezogen, durchbohrt oder rait einem Meißel bis zum Fuß der Bohrung geschlagen. Eine Schwierigkeit foeiii Einsatz des Bridge-Plug-Verfahrens liegt darin, da© der Plug manchmal nicht dem hohen Differentialdruck au widerstehen veraag. Ein anderes Problem dieses Verfahrens liegt darin_s daß das Einsetzen und Entfernen des Plugs sehr teeer sein kann, aufgrund der entstehenden Ausrüstungskosten=,

Nach einem weiteren bekannten Ablenkungsverfahren werden Kugeldichtungen eingesetzt. Bei einem typischen derartigen Verfahren werden die Kugeldichtungen in die Bohrung susamraen mit

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der Formationsbehandlungsflüssigkeit eingepumpt. Die Kugeln werden durch die Bohrung abwärts geführt und zu den Perforationen, die von der Flüssigkeit durchströmt werden, hingeschwemmt. Die Kugeln setzen sich auf die Perforationen auf und werden dort durch das Druckdifferential über die Perforationen gehalten.

Obwohl die Ablenkungsverfahren unter Verwendung von Kugeldichtungen in umfangreichem 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 Behandlsungsflüssigkeit führen oft zu einem niedrigen 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 der Anzahl, dem Abstand und der Ausrichtung der Perforationen. Dies führt dazu, daß der Verschluß einer vorbestimmten Anzahl von Perforationen zu einer bestimmten Zeit in starkem Maße dem Zufall überlassen bleibt.

Bei leichten Kugeldichtungen handelt es sich um solche, deren Dichte geringer ist als diejenige der Behandlungsflüssigkeit, und diese leichtenKugeldichtungen sind vorgeechlagen worden, um das Problem eines geringen Aufsetzwirkungsgrades zu lösen. Die Behandlungsflüssigkeit, die die leichten Kugeldichtungen

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enthält, wird in das Bohrloch mit einer Geschwindigkeit injiziert, daß die abwärts gerichtete Geschwindigkeit der Flüssigkeit ausreicht, um eine hinreichende Kraft auf die Kugeldichtung zu übertragen;, die größer ist als die aufwärts gerichtete Auftriebskraft auf die Kugeldichtungen. Nachdem die Kugeldichtungen die Perforationen erreiehfe haben, setzen sie sich alle auf und verschließen die Perforationen, vorausgesetzt,, daß weniger Kugeln injiziert werden als flüssigkeitsaufnehmende Perforationen vorhanden sind;, wodurch die Behandlungsflüssigkeit in die verbleibenden offenen Perforationen gedrängt wird«, Obwohl diese leichten Kugeldichtungen sehr wirkungsvoll bei der Verbesserung der Ableitung sind, tritt hier ein Problem bei der Verwendung von Kugeldiehtwngen auf₉ wann der abwärts ge-=» richtete Strom in der Bohrlochauskleidung so langsam ist₉ daß die auf die Kugeldichtungen übertragenen Kräfte durch die Behandlungsflüssigkeit nicht die aufwarte gerichtete Auftriebs·= kraft auf die Kugeldichtungen überwindet, fe?orait die Kugel= dichtungen nicht zu dan Perforationen hintransportiert werden» Dieses Problem tritt im allgemeinen bei Behandlung© auf, tjenn die Behandlungsflüssigkeifc in geringen Mengen eingeputapt wird ρ wie dies im besonderen bei Bäurefeehandlungen auftritt«,

In Kenntnis dieses Standeis der Technik liagfc dor Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Nachteile zu beheben und ein Verfahren der eingangs genannten Art au schaffen, welches die Hinführung der Kugeldichtungen au den Perforationen und deren Verschließen unter Ablenkung der Behandlungsflüssigkeit ge-=

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währleistet. Gelöst wird diese Aufgabe nach der Eifindung duch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale. Hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen ist es gelungen, die aufgezeigten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden₉ dabei werden die Kugeldichtungen zu den Perforationen in der Bohrlochauskleidung innerhalb eines Trägerflüssigkeitssystems geführt, das eine Führungsflüssigkeit mit einer Dichte^ die größer ist als diejenige der Kugeldichtungen , und eine Folgeflüssigkeit mit einer Dichte, die nicht größer ist als die Dichte der Kugeldichtungen, umfaßt.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Einbringen der Kugeldichtungen in die Bohrlochauskleidung eine schwere Flüssigkeit, die eine Bichte besitzt, welche größer ist als diejenige der Kugeln, und eine leichte Flüssigkeit, die eine Dichte besitzt, welche kleiner ist als diejenige der Kugeln. Die leichte Flüssigkeit wird im Anschluß an die schwere Flüssigkeit in die Bohrlochauskleidung injiziert. Die Kugeldichtungen werden zu einer beliebigen Zeit nach dem Beginn der Injektion der schweren Flüssigkeit eingeführt (einschließlich während der Injektion der leichten Flüssigkeit), vor der Einführung zusätzlicher schwerer Flüssigkeiten. Nachdem die Kugeldichtungen, die leichte Flüssigkeit und die schwere Flüssigkeit in die Bohrlochauskleidung injiziert worden sind, werden

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die Flüssigkeiten durch die nicht von den Kugeldichtungen verschlossenen Perforationen verdrängt. Da die Kugeldichtungen in der leichten Flüssigkeit absinken und auf der schweren Flüssigkeit schwimmen, werden die Kugeln durch die lohrlochauskleidung abwärts zu den Perforationen geführt. Die Behandlungsflüssigkeit kann jede beliebige Dichte besitzen, wobei jedoch, wenn die Behandlungsflüssigkeit spezifisch schwerer ist als die Kugeldichtungen, vorzugsweise zumindest ein Teil der Behandlungsflüssigkeit in die Bohrlochauskleidung oberhalb der leichteren Flüssigkeit eingeführt wird, wodurch die leichte Flüssigkeit, die Kugeldichtungen und die schwere Flüssigkeit durch die Bohrlochauskleidung nach unten verdrängt werden. Durch dieses Verfahren wird die Behandlungsflüssigkeit durch die Perforationen gepreßt, die nicht durch die Kugeldichtungen verschlossen sind.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird eine erste Flüssigkeit, die die Kugeldichtungen enthält, welche eine Dichte besitzen, die geringer ist als diejenige der ersten Flüssigkeit, durch die Bohrlochauskleidung nach unten injiziert. Die abwärts gerichtete Strömungsgeschwindigkeit der ersten Flüssigkeit ist hinreichend, um eine nach unten gerichtete Kraft auf die Kugeldichtungen zu übertragen, die gröer ist als der aufwärts gerichtete Auftrieb auf die Kugeldichtungen. Ss wird eine hinreichende Menge der ersten Flüssigkeit injiziert, so daß im wesentlichen alle Kugeldichtungen durch die erste Flüssigkeit zu den Perforationen hingeführt und auf diesen

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setzt werden. Nach der Einführung der ersten Flüssigkeit wird eine zweite Flüssigkeit, deren Dichte geringer ist als diejenige der Kugeldichtungen, in die Bohrlochauskleidung injiziert. Nachdem die Kugeln die Perforationen erreichen, setzen sie sich auf die Flüssigkeits aufnehmenden Perforationen auf, verschließen diese Perforationen und bewirken, daß die zweite Flüssigkeit und die verbleibende erste Flüssigkeit durch die offenen Perforationen strömen. Vorzugsweise ist die schwere erste Flüssigkeit die Formationsbehandlungsflüssigkeit.

verbessertes Durch die Erfindung wird ein/Verfahren zur Abwärtsführung der Kugeldichtungen in der Bohrlochauskleidung erreicht, wobei ein hoher Aufsetzwirkungsgrad der Kugeldichtungen auf den Perforationen der Bohrlochauskleidung sichergestellt wird. Dieses Verfahren eignet sich besonders dann, wenn die Injektion der Behandlungsflüssigkeit in die Formation sehr langsam erfolgt, wie beispielsweise bei einer Säurebehandlung, während die Kugeldichtungen eine Dichte besitzen, die geringer ist als diejenige der Behandlungsflüssigkeit.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Dabei zeigt im einzelnen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Bohrung, in welcher eine Ausführungsform des er-

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findungsgemäßen Verfahrens zur Anwendung kommt,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine Bohrung,

in welcher eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt ist und

Fig. 3 einen Vertikal schnitt durch eine Bohrung zur Erläuterung der Stellung der Kugeldichtungen bei Vervollständigung der Behandlung, die gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wurde«

In Fig. 1 ist eine Bohrung 10 gezeigt, die sich von derErdoberfläche 11 durch ein· Abraumschicht 12 bis zu einer unterirdischen Formation 13 erstreckt, die Erdöl_} Gas oder ein Geraisch hiervon führt. Ein Rohrstrang 14 erstreckt sich von der Erdoberfläche bis zum Fuß der Bohrung 10» Der Zwischenraum zwischen der Bohrlochauskleidung 14 und der Mandung der Bohrung ist mit Beton 15 ausgefüllt. Der Beton erstreckt 3ich_s wie darg©stelltj von des Fuß der Bohrung 10 bis zur Erdoberfläche il_o Die Bohrlochaus= kleidung 14 ist oben durch einen üblichen BohrloeMqpf 16 war» schlossen, der mit einer Förderleitung irs Verbindung stehto Die Bohrlochauskleidung und die Betonusahüllung sind rait einer Ansah! von Perforationen 17 versehen, die ©ine Verbindung zn der Förma-

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tion 13 herstellen. Die Bohrung kann mit einem Dichtungsstück 18 versehen sein, die die Förderleitung gegenüber der Formation 13 von der übrigen Bohrung trennt, unter Verwendung eines Förderrohres 20, das sich von dem Bohrlochkopf 16 durch das Dichtungsstück 18 erstreckt. Der Rdrstrang ist an eine (nicht dargestellte) Leitung angeschlossen zur Zuführung und zum Abzug von Flüssigkeiten zu und von der Bohrung.

Wenn eine Bohrung nicht die angestrebte Förderleistung erbringt, ist es üblich die Bohrung zu behandlen, um die Fördercharakteristika der Bohrung zu verbessern. Dies kann erzielt werden durch eine Säurebehandlung, ein hydraulisches Aufbrechen oder andere Verfahren, bei welchen ein Behandlungsmaterial durch die Bohrlochauskleidung abwärts und in die Förderformation durch die Perforationen 17 in der Bohrlochauskleidung eingepreßt wird. Wie oban erwähnt, ist es manchmal erstrebenswert, selektiv diejenigen Perforationen zu verschließen, durch welche die Flüssigkeit während eines Behandlungsbetriebes fließt, so daß die Behandlungsflüssigkeit durch andere Perforationen in der Bohrlochauskleidung abgelenkt wird.

Vor der Erläuterung jeglicher spezifischer Ausführungsformen der Erfindung sollen zunächst die folgenden Definitionen gegeben werden, u« die entsprechend verwendete Terminologie zu klären für die Beschreibung der Dichtecharakteristika von Kugeldichtungen und Flüssigkeiten. Die Begriffe "leichte Flüssigkeit" oder "Flüssigkeit mit niedriger Dichte" beziehen

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sich auf Flüssigkeiten, deren Dichte geringer ist als die Dichte der Kugeldichtungen. Flüssigkeiten mit neutraler Dichte bedeuten Flüssigkeiten, mit einer Dichte, die im wesentlichen gleich der Dichte der Kugeldichtungen ist. Im Gegensatz hierzu beziehen sich schwere Flüssigkeiten oder solche mit hoher Dichte auf Flüssigkeiten, deren Dichte größer ist als diejenige der Kugeldichtungen. In einer ähnlichen Weise bedeuten leichte Kugeldichtungen oder Kugeldichtungen mit geringer Dichte solche, deren Dichte geringedst als die Dichte der Bohrlochflüssigkeit. Andererseits bedeuten schwere Kugeldichtungen ader solche mit einer hohen Dichte Kugeldichtungen, die eine Dichte besitzen, die größer ist als die Dichte der Bohrlochbehandlungsflüssigkeit.

Zur Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung soll angenommen werden, daß es sich um eine Ölförderbohrung handelt, die durch ein Säurebehandlungsverfahren behandelt werden soll, um die Permeabilität der Formation 13 im Bereich der Bohrung zu erhöhen. Hierzu ist jedoch anzuführen, daß die nachfolgende Beschreibung eines derartigen Säureverfahrens lediglich beispielhaft ist, und daß die Erfindung ohne weiteres auch im Hinblick auf andere Behandlungsverfahren eingesetzt werden kann, wie z. B. beim hydraulischen Aufbrechen der Forraation oder bei Losungsmittelbehandlungen durch oberflächenaktive Mittel.

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Das Säurebehandlungsverfahren der Formation 13 wird durchgeführt, indem man zunächst durch die Förderleitung 20 eine schwere Flüssigkeit 23 einpumpt, um den unteren Teil der Bohrung zumindest bis auf ein Niveau im Bereich der unteren Perforationen, die durch die Kugeldichtungen verschlossen werden sollen, anzufüllen. Nachdem die entsprechende Menge der schweren Flüssigkeit 23 in das Bohrloch eingeführt worden ist, wird eine zweite schwere Flüssigkeit 21, die die Kugeldichtungen 25 enthält, in die Bohrlochauskleidung durch die Förderleitung 20 eingepumpt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung würde die zweite schwere Flüssigkeit 21 die Behandlungsflüssigkeit sein. Nachdem eine entsprechende Menge der schweren Flüssigkeit 21 injiziert worden ist, wird eine leichte dritte Flüssigkeit 24 in die Bohrlochauskleidung durch die Förderleitung 20 eingeführt. Kugeldichtungen 25 befinden sich auch innerhalb dieser leichten Flüssigkeit 24. Oa die Kugeldichtungen schwerer sind als die leiehte Flüssigkeit 24 und leichter als die schweren Flüssigkeiten 23 und 21, sinken die Kugeln zur unteren Begrenzung der leichten Flüssigkeit 24 ab und schwimmen oben auf der dichten Flüssigkeit 21.

Die leichte Flüssigkeit 24 und die schwere Flüssigkeit 21 können sich während des Herabfließens durch das Bohrloch vermischen und bilden einen Bereich, der eine mittlere Dichte im Hinblich auf die Dichten der leichten und schweren Flüssigkeiten besitzt. Die Kugeldichtungen neigen nun dazu, in dem Bereich der Mischung

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zu wandern, wo die Flüssigkeitsdichte der Kugeldichte entspricht.

Eine hinreichende Menge der leichten Flüssigkeit 24 sollte in die Bohrung eingepumpt werden, so daß die Kugeldichtungen unterhalb oder innerhalb der leichten Flüssigkeit 24 mit der leichten Flüssigkeit 24 abgeführt werden, während die leichte Flüssigkeit durch die Bohrlochauskleidung abwärts zu den Perforationen gedrängt wird. Wenn die leichte Flüssigkeit 24 die Behandlungsflüssigkeit ist, führt eine fortgesetzte Injektion der leichten Flüssigkeit 24 die Kugeldichtungen durch die Bohrlochauskleidung abwärts, und viele der Kugeln setzen sich auf die Perforationen in Anwesenheit der leichten Flüssigkeit«, Wenn es sich bei dar Behandlung der Flüssigkeit um eine schwere Flüssigkeit handelt, zieht man vor, daß nach Einführung einer hinreichenden Menge an leichter Flüssigkeit 24 in die Bohrlochauskleidung eine Verdrängungsflüssigkeitj, die in Fig_o 1 durch dss Bezugsseichen 26 angegeben ist, in die Bohrlochausklaidung injiziert wir<d_s um die vorangehend injizierten Flüssigkeiten und die Kugel= dichtungen zu den Perforationen 17 au dringen_o

Die schwere Flüssigkeit 21 υίζύ in dl© Bohrung vor der !©lebten Flüssigkeit eingeführt and kamin deasntspreefoend auch als Führungsflüssigkeit bezeichnet werden_o In einer ähnliehen tüeis© kann man die leichte Flüssigkeit 24 auch als F©lgeflüssigk<sife bezeichnen. In diese beiden Klassen von Flüssigkeiten Cd« h_OJ schwere Flüssigkeiten und lelchfee Flüssigkeiten) fallen jeg~

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liehe Flüssigkeiten mit den erforderlichen Dichtecharakteristika.

Geeignete schwere Flüssigkeiten 23 umfassen wässrige Flüssigkeiten, tfie Kalziumchlorid- und Natriumchloridlösungen sowie nicht wässrige Flüssigkeiten, wie Ortho-Nitrotoluol, Kohlenstoff disulf id, Dimethylphäjthlat, Nitrobenzol und Isoquinolin. Der Zweck der Einführung der schweren Flüssigkeit 23 in die Bohrung liegt darin, sicherzustellen, daß die Flüssigkeit in der Bohrung unterhalb der Perforationen,die abgedichtet werden sollen, eine größere Dichte besitzt, als diejenige der Kugeldichtungen. Die Kugeldichtungen schwimmen somit auf der schweren Flüssigkeit und sinken nicht zu dem Teil der Bohrung unterhalb der untersten Perforation, die Flüssigkeit aufnimmt, ab, d. h., in das Rattenloch.

Die schweren Behandlungsflüssigkeiten 21 umfassen jegliche Behandlungsflüssigkeiten, die die erforderlichen Dichtecharakteristika besitzen. Geeignete Flüssigkeiten können beispielsweise umfassen Säurelösungen, vie Chlorwasserstoffsäure, Fluorwasserstoffsäure, Ameisensäure, mit Salz beladene Säurelösungen, wie auch entsprechende schwere Flüssigkeiten zum hydraulischen Aufbrechen und oberflächenaktive Lösungen, um die Formationen, zu stimulieren.

Die leichte Flüssigkeit 24, die in die Bohrlochauskleidung eingeführt wird, kann jegliche Flüssigkeit sein, die die erforderlichen Dichteeigenschaften besitzt. Geeignete leichte Flüssig·»

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keiten umfassen Rohöl, Dieselöl, aromatische Lösungsmittel, leichte Kohlenwasserstoffkondensate, Salzlösungen mit geringem Salzgehalt und Frischwasser. Die leichte Flüssigkeit 24 kann mischbar oder unmischbar mit den schweren Flüssigkeiten 23 und 21 sein. Vorzugsweise ist die leichte Flüssigkeit jedoch mischbar mit der Verdrängingsflüssigkeit 26 und unmischbar mit der schweren Flüssigkeit 21.

Das minimale Volumen an leichter Flüssigkeit 24, die in die Bohrlochauskleidung gemäß der Erfindung eingeführt wird, ist veränderlich, entsprechend der Mischbarkeit der leichten Flüssigkeit 24 mit der schweren Flüssigkeit 21 und der Verdrängungsflüssigkeit 26, dem Abstand, über welche die leichte Flüssigkeit die Kugeldichtungen transportiert, die Anzahl der Kugeldichtungen, die durch die Bohrlochauskleidung herabgesetzt werden müssen und dem Dichteunterschied zwischen der leichten Flüssigkeit und den Kugeldichtungen. Wenn die Förderleitung 20 sich bis unterhalb eines Dichtungsstückes 18 (wie dies in Fig. 1 gezeigt ist) erstreckt, sollte eine hinreichende Menge an leichter Flüssigkeit 24 in das Förderrohr 20 in« jiziert werden, um den ringförmigen Raum 27 zwischen dem Rohrteil unterhalb des DicntungsStückes und der Bohrlochsuskleidimg 14 mit leichter Flüssigkeit 24 anzufüllen.. Es ist erstrebenswert, eine hinreichende Menge an leichter Flüssigkeit zu injizieren, um den ringförmigen Rau© 27 zu füllen und damit zu verhindern, daß Kugeldichtungen an der Zwischenschicht zwischen der leichten Flüssigkeit 24 und den schwereren Flüssigkeiten

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23 oder 24 in einem Niveau zwischen dem Fuß des Rohres 20

und der Unterkante des Dichtungsstückes 18 eingefangen werden.

Vorzugsweise handelt es sich bei beiden Flüssigkeiten 21 und

24 um Formationsbehandlungsflüssigkeiten, und die Kugeldichtungen haben eine Dichte, die größer ist als die Formationsflüssigkeiten, Nachdem eine hinreichende Menge an leichter Flüssigkeit 24 in die Formation injiziert worden ist, kann man die Flüssigkeitsinjektion unterbrechen, um ein Absinken des Druckes in der Bohrung zu erlauben. Die Kugeldichtungen, die sich von den Perforationen lösen, sinken bis zur unteren Begrenzung der leichten Flüssigkeit ab,und es besteht somit eine geringe Wahrscheinlichkeit, daß sie während der Förderung von Flüssigkeiten aus der Formation mit aus dem Bohrloch herausgeführt werden, im besonderen, wenn es sich bei dan geförderten Flüssigkeiten um solche mit niedriger Dichte handelt. Die Kugeln, die auf den Boden der Bohrung absinken, können wiederverwendet werden, um Perforationen in der Bohrlochauskleidung zu verschließen, indem man in die Bohrlochauskleidung zusätzliche schwere Flüssigkeit injiziert. Die schwere Flüssigkeit bewirkt, daß die Kugeldichtungen nach oben schwimmen, in Richtung auf die Perforationen, wo sie sich wieder aufsetzen können, um erneut den Flüssigkeitsstrom abzulenken.

Die in der Praxis gemäß der Erfindung eingesetzten Kugeldichtungen sollten eine Dichte besitzen, die zwischen derjenigen der leichten Flüssigkeit 24 und den schweren Flüssigkeiten 23

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und 21 liegt. Die für die Durchführung der Erfindung geeigneten Kugeldichtungen sollten einen äußeren Überzug besitzen, der hinreichend nachgiebig ist, um sich den Perforationen anzupassen, sowie einen festen Kern, der ein Einpressen in die Perforation hinein oder durch diese hindaech verhindert. Die Kugeldichtungen besitzen in etwa eine sphärische Form,wobei jedoch auch andere geometrische Ausbildungen möglich sind. Der Diehteunterschied zwischen der leichten Flüssigkeit 24 und den Kugeldichtungen ist vorzugsweise hinreichend, um ein Absinken der Kugeldichtungen bis zur unteren Begrenzung der leichten Flüssigkeit zu ermöglichen, während die leichte Flüssigkeit durch die Bohrlochauskleidung nach unten geführt wird. Bei einem typischen Siurebehandlungsverfahren ist der Diehteunterschied zwischen der leichten Flüssigkeit 24 und den Kugeldichtungen vorzugsweise etwa 0,03 g/cm oder mehr, bezogen auf den Zustand am Fuß des Bohrloches. In ähnlicher Weise ist der Diehteunterschied zwischen der shweren Flüssigkeit 21 und den Kugeldichtungen vorzugsweise etwa 0,03 g/cm oder mehr_s unter Bedingungen ara F«ß des Bohr·= loches. Wenn beispielsweise die Dichte der Kugeldichtungen 1,00 g/cm beträgt, sollte die schwere Flüssigkeife 21 eine Biehfee

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von mindestens 1,03 g/cra rnna die leiehfee Flüssigkeife 24 eine

3
Dichte von weniger als O₅Si? g/era ₉ bezogen muf die Bedingungen am Fuß des Bohrloches, besitzen_o Ura diese gesfeeue^s Diehfee= Situation gemäß der Erfindung su erreichen₉ können die Kugel» dichtungen einen speziellen Awffoa« besifesen, üb die erforderliche Dichte abzugeben. Andererseits kann sunlehsfe ein© entsprechend©

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Kugeldichtung vorzugsweise mit einer Dichte zwischen 0,95 und 1,10 g/cm ausgewählt werden, worauf man geeignete Flüssigkeiten 21, 23, 24 und 26 mit den entsprechenden Dichten unter Bedingungen am Fuß des Bohrloches später auswählt.

Wärjhend der Behandlung verbleiben die erfindungsgemäß verwendeten Kugeldichtungen nicht unterhalb der untersten Perforation, durch welche Behandlungsflüssigkeit fließt, infolge des Auftriebes der Kugeldichtungen. Zumindest ein Teil der schweren Flüssigkeit 23, die zunächst in die Bohrlochauskleidung eingeführt worden ist, sinkt bis an eine Stelle unterhalb der untersten Perforation, durch welche die Behandlungsflüssigkeit fließt, ab. Das Einbringen der schweren Flüssigkeit 23 in das Rattenloch wird erleichtert, indem man eine täichte Flüssigkeit wählt, die unmischmar mit derBohrlochflüssigkeit, die sich in dem Rattenloch befindet, ist. Nachdem die schwere Flüssigkeit 23 in die Bohrlochauskleidung unterhalb des Dichtungsstückes 18 eingeführt ist, wird der Pumpvorgang vorzugsweise eingehalten, um den unvermischten Austausch von leichteren Flüssigkeiten in dem Rattenloch zu fördern. Die schwere Flüssigkeit 23 unterhalb der untersten Perforationen, die Behandlungsflüssigkeit aufnehmen, bleibt stehen. Dementsprechend wirken keine nach unten gerichtete Kräfte auf die Kugeldichtungen, die den auf die Kugeldichtung wirkenden Auftriebskräften entgegenwikren, um sie unter den untersten Perforationen zu halten, die die injizierte Flüssigkeit aufnehmen.

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Die gemäß der Erfindung in die Bohrlochauskleidung injizierten Kugeldichtungen verschließen die Perforationen,durch welche die dichten Flüssigkeiten fließen, mit einem 100 %-igen Wirkungsgrad. Jede einzelne Kugel setzt sich auf eine Perforation und verschließt diese, vorausgesetzt es ist eine Perforation vorhanden, durch welche die dichte Flüssigkeit strömt, und daß der Strom hinreichend ist, um die Kugeln innerhalb des perforierten Bereiches zu halten.

Die beschriebene Ausführungsform der Erfindung kann wiederholt werden, um ein mehrstufiges Behandlungsverfahren der Formation durchzuführen. Beispielsweise kann das Verfahren wiederholt werden, indem man eine Behandlungsflüssigkeit als Verdrängungsflüssigkeit 26 einsetzt. Der Behandlungsflüssigkeit würden leichte Flüssigkeiten und die Kugeldichten folgen, wie dies oben beschrieben worden ist.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung zur Behandlung von unterirdischen Formationen, die von einer Bohrung durchdrungen werden, führt man Kugeldichtungen, eine Behendlungsflüssigkeit, mit einer Dichte, die größer ist als die Dichte der Kugeldichtungen sowie eine Flüssigkeit mit einer neutralen Dichte, deren Dichte im wesentlichen die gleiche ist wie diejenige der Kugeldichtungen ein. Die Flüssigkeit mit der neutralen Dichte wird im Anschluß an die schwere Flüssigkeit eingeführt, und die Zuführung der

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Kugeldichtungen erfolgt jederzeit nach dem Ableiten der schweren Flüssigkeit (einschließlich während der Injektion der Flüssigkeit mit neutraleijDiehte) und vor der Einführung von zusätzlicher schwerer Flüssigkeit. Die, Kugeldichtungen werden durch die Bohrlochauskleidung herab zu den Perforationen durch die Flüssigkeit mit neutraler Dichte geführt. Es ist in der Praxis dieser Ausführungsform wichtig, Flüssigkeiten und Kugeln auszuwählen, die im wesentlichen die gleiche Dichte während des gesamten Temperatur- und Druckbereiches im Laufe des Sansportes der Kugeldichtungen zu den Perforationen besitzen. Wenn die Kugeldichtungen leichter werden als die Flüssigkeit mit der "neutralen" Dichte, hängt der Transport der Kugeldichtungen zu den Perforationen von der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und dem Dichteunterschied ab.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung soll unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 beschrieben werden. Die Fig. 2 zeigt eine in der gleichen Weise eingebrachte Bohrung, wie dies im Zusammenhang mit Fig.l beschrieben wurde, wobei außerdem gezeigt ist, daß eine schwere Flüssigkeit 30, die die Kugeldishfeungen 25 enthält, in die Bohrlochauskleidung 14 und durch die Perforationen 17 gedrängt wird. Vorzugsweise handelt es sieh bei der ersten Flüssigkeit 30 um eine Formationsbehandlungsflüssigkeit. Die leichte zweite Flüssigkeit 31 wird in die Bohrlochauskleidung injiziert und bewirkt ein Herabströmen durch die Leitung 20, um die schwere Flüssigkeit 30 in die Formation durch die Perforationen zu verdrängen, die für den Flüssig»

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keitsstrom offen verbleiben.

Die schwere Flüssigkeit 3o wird in die Bohrlochaukleidung injiziert und führt die Kugeldichtungen abwärts zu den Perforationen, wo sich die Kugeln auf die Flüssigkeit aufnehmenden Kugeln aufsetzen. Es sollte eine hinreichende Menge an erster Flüssigkeit injiziert werden, um sicherzustellen, daß sich alle Kugeldichtungen auf die Perforationen aufgesetzt haben, und die Formationsbehandlung ist beendet, bevor die Kugeldichtungen in Kontakt mit der leichten aweiten Flüssigkeit kommen. Dies liegt daran, daß es der Strom der wchweren Flüssigkeit ist, der die Kugeldichtungen mit einem 100 %-igen Aufsetzwirkiungsgrad auf die Perforationen aufeetst. Die schwere Flüssigkeit, dia die Kugeldichtungen transportier^ sollfee mit einer Geschwindigkeit in die Bohrlochauskleidung injisiert werden, die ausreicht, wra den Auftrieb der Kugeldichtungen su überwinden_o Sollfee die schwere Flüssigkeit mit einer niedrigen Geschwindigkeit durtsh die Bohrlochauskleidung abgeführt werden,, wie dins beiepiels= weise bei SäurebehandIunfs^orglngen einferefeen isann₉ kann raan der schweren Flüssigkeife ©in nifefesl s«r Erhöhung der VisfeoeifeSfe beigeben j um die auf die Kygeldiehfeiangan su öb@rtragende Kraft zu erhöhen, während die gehwer© Flüssigk©ife 30 dweeh die Bohrung abströmt.

Nachdem eine hinreichende Menge an schusrar Flüssigkeit 30 in das Bohrloch injiziert worden ist;, υΐεά die leiehfe© Flüssigkeit 31 in die Bohrlochauskleidang injiaierfeo Die leicht© Flüssig-

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keit verdrängt die schwere Flüssigkeit 30 in die Formation hinein durch die Perforationen, die nicht verschlossen worden waren.

Nachdem die leichte Elüssigkeit 31 zumindest bis zu den Perforationen und vorzugsweise bis in die Formation verdrängt worden ist, wird die Injektion eingehalen, und man läßt den Druck innerhalb der Bohrlochauskleidung absinken. Wenn man den Druck am Fuß des Bohrloches bis auf und vorzugsweise bis unter den Formationsdruck absinken läßt, lösen sich die Kugeldichtungen von den Perforationen und sinken bis zur unteren Begrenzung der leichten Flüssigkeit 31 ab, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Gemäß der Darstellung in Fig. 3 befinden sich die Kugeln in dem Rattenloch, nachdem sich die Kugeln von den Perforationen gelöst und zur unteren Begrenzung der leichten Flüssigkeit 31 abgesunken sind. Die Bohrung kann nun zur Förderung gebracht werden, wobei die Wahrscheinlichkeit groß ist, daß die Kugeln in dem Rattenloch verbleiben, wenn sie sich im Bereich oder unterhalb der untersten Perforation, durch welche Flüssigkeit gefördert wird, befinden. Die Kugeln verbleiben mit großer Wahrscheinlichkeit in dem Rattenloch, wenn die Kugeldichtungan schwerer sind als die geförderte Flüssigkeit aus der Formation.

Die Kugeln in dem Rattenloch, entsprechend der Darstellung in Fig. 3 können wieder zur Ablenkung der Flüssigkeit eingesetzt werden, wenn man wiederum eine dichte Flüssigkeit in die Boh-

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rung bis zum Rattenloch einführt. So können beispielsweise die Kugeldichtungen eingesetzt werden, um die Perforationen schrittweise vom Fuß der Bohrung nach oben zu verschließen, indem man eine schwere Flüssigkeit in die Bohrung einführt und hierdurch einen Flüssigkeitsstrom durch die Perforationen bewirkt. Die schwere Flüssigkeit verdrängt die leichte Flüssigkeit am Fuß des Bohrloches und bewirkt, daß die sich im Bereich des Rattenloches befindlichen Kugeldichtungen aufschwimmen. Wenn die Kugeldichtungen einer Strömung durch die Perforationen ausgesetzt werden, werden sie von der dichten Flüssigkeit auf die Perforationen geführt. Zu einer bestimmten Zeit, normalerweise bei Beendigung der Behandlung kann eine leichte Flüssigkeit in die Bohrlochauskleidung eingeführt werden, um die Kugeln dem Rattenloch wieder zuzuführen, nachdem sie sich von den Perforationen in der oben beschriebenen Weise gelöst haben.

Es zeigt sich, daß die Erfindung zu einer Anzahl von Vorteilen gegenüber den gegenwärtig eingesetzten Verfahren bringt, um die Kugeldichtungen auf die Perforationen innerhalb der Auskleidung eines Bohrloches zu führen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Kugeldichtungen und Injektionsflüssigkeiten mit gesteuerter Dichte eingesetzt werden, um die Ablenkung des Flüssiijkeitsstromes während einer Formationsbebandlung durchzuführen, ohne daß eine kostenaufwendige Ausrüstung erforderlich ist, wobei die Kugeldichtungen in einer Weise zu den Perforationen geführt werden, die unabhängig von der Strpmungsge-

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schwindigkeit innerhalb der Bohrlochauskleidung ist.

Beispiel I

Das folgende Beispiel erläutert den speziellen Vorgang zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In diesem hypthetischen Beispiel wird eine Bohrung in eine Kohlenformation eingebracht und mit einer wässrigen Säurelösung behandelt, um die Ölproduktion zu fördern. Eine Bohrung von 933 m wird, wie grundsätzlich in Fig. 1 gezeigt, mit einer Bohrlochauskleidung von 152 mm Durchmesser in eine Öl führende Formation eingebracht. Ein Dichtungsstück wird in die Auskleidung auf ein 60 mm Förderrohr aufgeschoben und in einer Tiefe von 914 m angeordnet. Ein perforierter Bereich befindet sich im Bereich von 922 - 928 m und enthält 50 löcher.

Die Bohrung soll mit einer 28 %-igen Chlorwasserstoffsäure (HCl) mit einer ungefähren Dichte von 1,14 g/cra behandelt werden. Die maximal mögliche Strömungsgeschwindigkeit der Säurelösung durch die Förderleitung für die Säurebehandlung dieser Formation wird auf 79,5 1 pro Minute festgelegt. Injektionsgeschwindigkeiten oberhalb von 79,5 1 pro Minute können die Formation aufreißen.

Kugeldichtungen mit einem Durchmesser von 22,2 mm und einer Dichte von 1,10 g/cm werden verwendet, um die Perforationen für den Flüssigkeitsstrom zu verschließen, die dem Flüssig-

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keitsstrom den geringsten Widerstand entgegensetzen. Die Steifgeschwindigkeit der Kugeldichtungen in der 28 %-igen HCl-Lösung wird auf etwa 9,14 m/Min, bestimmt. Um mittels der 28 %-igen HCl-Lösung die Kugeln durch die Förderleitung nach unten zu führen, muß die Strömungsgeschwindigkeit mindestens 136,7 l/Min, sein. Dementsprechend kann bei der für die Behandlung erforderlichen Zuführungsgeschwindigkeit die 28 %-ige HCl-Löeung die leichten Kugeldichtungen nicht durch die Förderleitung zu den Perforationen führen, ohne daß eine Verdrängungstechnik eingesetzt wird, wie sie die Erfindung zur Verfügung stellt.

In der Praxis kann dementsprechend die Erfindung durch die folgenden Schritte verwirklicht werden:

3
1. Es wird eine 1,2 g/cm wässrige Salzlösung mit einem Gehalt einer NaCl-CaCl«-Mischung eingeführt,

2. es werden 4 770 1 28 %-iger HCl-Lösung (I₉14 g/cm ] in die Förderleitung eingeführt_s

3. es werden 954 1 2 %-iger Kaliumchlorid

mit einer Dichte von 1^02 g/era ₉ die 25 Kugeldiehtungen (1,10 g/cm ) enthält,, eingeführt

4. es werden 4 770 1 28 %-iger HGl-Lösung in die leohauskleidung eingeführt ynd

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5. es wird Rohöl in die Bohrlochauskleidung eingepumpt, um die HCl-KCl-NaCl-CaCl₂-Lösungen und die Kugeldichtungen durch die Bohrlochauskleidung abwärts zu den Perforationen zu verdrängen.

Im Laufe der Durchführung dec oben aufgezeigten Verfahrensschritte sinken die Kugeldichtungen in der KCl-Salzlösung ab, schwimmen jedoch auf der 28 %-igen HCl-Lösung. In dieser Weise sammeln sich die Kugeln an der Zwischenschicht oder dem Übergangsbereich, der die 28 %-ige HCl-Lösung (Schritt 2) und die KCl-Salzlösung (Schritt 3) trennt, worauf sie zum Boden des Bohrloches mit dieser Zwischenschicht geführt werden, unabhängig von der gesamten Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit.. Die Kugeln setzen sich auf 25 Perforationen auf, durch welche die Flüssigkeiten hindurchströmen. Die verbleibenden 25 Perforationen bleiben für den Flüssigkeitsstrom offen und werden mit den 4 770 1 28 %-iger HCl-Lösung behandelt, die während des Schrittes 4 injiziert wurden. Die Behandlung wird beendet unter Verwendung einer hinreichenden Menge von Rohöl, um alle Säure in die Formation zu verdrängen, wobei die Bohrung mit leichtem Rohöl angefüllt bleibt. Nach der Beendigung des obigen Verfahrens und bei einem Nachlassen des Differentialdruckes über die Perforationen sinken die Kugeldichtungen in das Rattenloch ab. Wenn sich die Kugeldichtungen an dieser Stelle befinden, ist die Wahrscheinlichkeit, daß si· mit den Formationsflüssigkeiten nach oben geführt werden, gering.

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Beispiel 2

Die nachfolgenden Untersuchungen in der Praxis zeigen ein weiteres spezifisches Vorgehen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der beschriebene Test dieses Beispieles wurde an einer Bohrung durchgeführt, die bis auf eine Tiefe von 4 757 m eingebracht war. Der untere Teil der Bohrung war mit einer Auskleidung mit einem Durchmesser von 179 mm im Bereich einer Öl führenden Formation versehen. Ein Dichtungsstück war innerhalb der Bohrlochauskleidung um ein Förderrohr von 89 mm Durchmesser in einer Tiefe von 4 578 m angeordnet. Die Bohrung enthielt 568 Perforationen, die über fünf Zonen verteilt waren, wie dies in Tabelle 1 zusammengestellt ist.

Tabelle 1

Zone	4	621	Tiefe (m)
1	4	644	- 4631
2	4	659	- 4 647
3	4	671	- 4 662
4	4	696	- 4 684
5		- 4 699

Perforationen

128 80 96

163 96

Gemäß der Erfindung wurde ein Ablenkungsverfahren eingesetzt unter Verwendung von Kugeldichtungen und Flüssigkeiten mit gesteuerten Dichten. Die Dichten wurden so ausgewählt, daß die Kugeldichtungen eine geringere Dichte besaßen als ein Teil der

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Behandlungsflüssigkeit und eine größere Dichte besaßen als die der nachfolgend injizierten Flüssigkeiten während des Wasserbehandlungsbetriebes. Durch dieses Verfahren wurde ein 100 %-iger Aufsetzwirkungsgrad während der Behandlung erzielt, und die Kugeldichtungen sanken im Anschluß an die Injektion der Wasserflutungsflüssigkeiten in das Rattenloch ab.

Zusammenfassen! wurde das erfindungsgemäße Verfahren in den nachfolgenden Schritten in die Praxis umgesetzt:

1) 15 900 1 Wasser wurden in das Bohrloch mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 590 1/Min. eingepumpt, um die Pumpausrüstung zu prüfen und die Injektionsfähigkeit der Formation zu ermitteln.

2) 19 080 1 Salzlösung mit einer Dichte von 1,18 g/cm, die 120 leichte Kugeldichtungen enthielten, (1,11 bis 1,13 g/cm ) wurden eingeführt, um 120 Perforationen in den oberen hochpermeablen Zonen zu verschließen, vor der Injektion der Säurebehandlungsflüssigkeit.

3) 50 880 1 Chlorwasserstoffsäure (HCl),bestehend aus Stufen von 15 %-iger HCl und 28 %-iger HCl wurden injiziert und enthielten 280 Kugeldichtungen, die mit einer Einführungsgeschwindigkeit von jeweils 1 bis 2 Kugeln auf etwa 150 1 beigegeben wurden.

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Drei der 28 %-igen HCl-Stufen wurden mit radioaktivem Sand versehen, der eine tadioaktivität von 5 Millicurie besaß.

4) 28 620 1 Frischwasser wurden zur Verdrängung der Behandlungsflüssigkeiten und des radioaktiven Sandes in die Formation eingeführt.

5) Die Injektion wurde abgeschlossen, und man ließ den Druck absinken, wodurch sich die Kugeln von den Perforationen lösten und in das Rattenloch absanken.

Verschiedene Druckanstiege wurden an der Oberfläche während der Injektion der Säurelösungen beobachtet. Diese Druckanstiege wurden den Aufsetzvorgängen der Kugeln auf die Perforationen zugerechnet. Bald nach jedem Druckanstieg wurde eine entsprechende Druckabnahme festgestellt, was darauf zurückgeführt wurde, daß ein Bereich nunmehr infolge der Behandlung die injizierte Flüssigkeit aufnahm.

Ein Radioaktivitäts-Meßgerät wurde in die Bohrlochauskleidung eingeführt nach derDurchführung des Behandlungsverfahrens, um die Radioaktivität in dem Gehäuse zu lokalisieren und dementsprechend auch die Verweilstellen des radioaktiven Sandes zu ermitteln. Bs wurde Radioaktivität in der Nachbarschaft einer jeden der fünf Zonen aufgefunden, was anzeigt, daß die Flüssig»

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keit in alle der Zonen eingedrungen war.

Nach der Wiederaufnahme des Wasserflutungsbetriebes zeigten die auf der Oberfläche überwachten Injektionsgeschwindigkeiten und der Injektionsdruck, daß sich die Kugeldichtungen von den Perforationen gelöst hatten und zu dem Rattenloch abgesunken waren, wie es allgemein in Fig. 3 gezeigt ist.

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Leers eite

Claims

PATENTANWÄLTE DR. KARL TH. HEGEL · DIPL.-ING. KLAUS DICKEL

GROSSE BERGSTRASSE 223 2000 HAMBURG 50 JULIUS-KREIS-STRASSü 33 8000- MÜNCHEN fiO POSTFACH 500662 TELEFON (040) 39 6295 TELEFON (089) 885210

Telegramm-Adresse: Deollnerpatent München

L J

Ihr Zeichen: Unser Zeichen: 8000 München, den

H 2909

Exxon Production Research Company P. O. Box 2189
Houston, Texas 77001

V. St. Ao

Verfahren zum Aufbringen ¥on Kugeldichtungen auf Perforationen in Bohrlochauskleidungen

Patentansprüche ί

1« Verfahren zur Behandlung unterirdischer Formationen, die ein ausgekleidetes Bohrloch umgeben, wobei Kugeldichtungen zur Ableitung der Flüssigkeit durch die Perforationen der Bohrlochauskleidung eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet,

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Postscheckkonto: Hamburg 291220-205 · Bank: Dresdner Bank AG. Hamburg, Kto.-Nr. 3813897

ORIGINAL INSPECTED

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daß man die Kugeldichtungen au den Perforationen in einem Trägerflüssigkeitssystera hinführt, das eine Führungsflüssigkeit mit einer Dichte ₃ die größer ist als die Dichte der Kugeldichtungen, und eine Folgeflüssigkeit mit einer Dichte, die geringer ist als die Dichte der Kugeldichtungen, umfaßt»

2. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kugeldichtungen in der Führungsflüssigkeit zu den Perfo·=· rationen hinführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß raan die Kugeldichtungen in der Folgeflüssigkeit su den Perforationen hinführt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet₈ daß raan die Folgeflüssigkeife durch eine Forraationsbehandliungsflüsslgkeit verdrängt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gian

in die Bohrlochausklsidung mindestens eine Kugeldichtung ein= führtj die eiine Größe b®sifest₉ daß hiermit saindastens eine Perforation verschließbar ist, worauf raan in dis Bohrloehauskleidung eine erste Flüssigkeit injiziset, daran Biehfe© gröier ist als diejenige der Kugeldiehtungen, wobei die Injefefeions-= geschwindigkeit hinreichend groß ist, uia die K«ge!dichtung auf eine des· Perforationen au führen, und schließlich eine zweite Flüssigkeife In dis E©hrloehaus!cleidung injiziert, deren Dichte geringer ist als diejenige der Kugeldishtung_y

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wobei die Injektionsgeschwindigkeit hinreichend groß ist, um die zweite Flüssigkeit durch in einem offenen Zustand verbleibenden Perforationen zu führen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Flüssigkeit eine Dichte besitzt, die mindestens etwa 0,03 g/cm größer ist als diejenige der Kugeldichtung·

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die zweite Flüssigkeit eine Dichte besitzt, die mindestens

3
etwa 0,03 g/cm kleiner ist als die Dichte der Kugeldichtungen·

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Injektion der zweiten Flüssigkeit unterbricht und die Kugeldichtung bis zur unteren Begrenzung der zweiten Flüssigkeit in der Bohrlochauskleidung absinken läßt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man im Anschluß an die Injektion der zweiten Flüssigkeit in die Bohrlochauskleidung eine Flüssigkeit injiziert, deren Dichte großer ist als diejenige der zweiten Flüssigkeit.

10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Flüssigkeit ein die Viskosität erhöhendes Mittel enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die

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erste Flüssigkeit einen wesentlichen Teil der Bohrung unter mindestens einer der Perforationen ausfüllt.

12. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Flüssigkeit aus einer Säurelösung besteht.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Säurelösung Kalziumchlorid enthält.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Säurelösung Natriumchlorid enthält.

15. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Flüssigkeit und die zweite Flüssigkeit Formationsbehandlungsflüssigkeiten sind.

16. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Injektion der zweiten Flüssigkeit in die Bohrlochauskleidung unterbricht, den Flüssigkeitsdruck in dem Bohrloch absinken läßt, die Kugeldichtung bis zur unteren Begrenzung der zweiten Flüssigkeit durch die Schwerkraft absinken läßt und Flüssigkeiten aus der Formation absieht»

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man die Förderung der Bohrung unterbricht und durch die Perforationen eine Flüssigkeit in die Formation injiziert, deren Dichte größer ist als diejenige der Kugeldichtung, wodurch man die Kugeldichtung bis zu dem Niveau mindestens einer der Per-

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forationen anhebt und das Aufsetzen der Kugeldichtung auf die Perforation bewirkt.

18. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Bohrlochauskleidung mindestens eine Kugeldichtung einführt, die eine Größe besitzt, daß hiermit mindestens eine der Perforationen verschließbar ist, worauf man in die Bohrlochauskleidung eine erste Flüssigkeit injiziert, deren Dichte größer ist als diejenige der Kugeldichtung, anschließend eine zweite Flüssigkeit in die Bohrlochauskleidung injiziert, deren Dichte geringer ist als diejenige der Kugeldichtung und schließlich eine Verdrängungsflüssigkeit zur Verdrängung der zweiten Flüssigkeit und Förderung der Kugeldichtung auf die Perforation in die Bohrlochauskleidung injiziert.

19« Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Flüssigkeit eine Salzlösung ist.

2Oe Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Flüssigkeit Sieselöl ist.

21® Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man di® Kugeldichtung gleichzeitig rait der ersten Flüssigkeit einführt.

22ο Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kugeldichtung in die Bohrlochauskleidung nach der Injektion der zweiten Flüssigkeit einführt.

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23. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kugeldichtung gleichzeitig mit der zweiten Flüssigkeit in die Bohrlochauskleidung einführt«

24. Verfahren nach Anspruch 18 ₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängungsflüssigkeit eine Säurelösung isto

25. Verfahren nach Anspruch 18_s dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängungsflüssigkeit eine größere Dichte besitzt als die Dichte der Kugeldichfeung_o

26. Verfahren nach Anspruch 18₉ dadurch gekennzeichnet, daß

die erste Flüssigkeit die gleiche wie die Verdrängungsflüssig= keit ist.

27. Verfahren nach Anspraeh 18, dadurch gekennzeichnet,, daß die Verdrängungsflüssigkeit die gleiche wie die zweite Flössig= keit ist.

28. Verfahren nach Ansprach 13, dadurch gekennzeichnet daß die erste Flüssigkeife mit der st-jeifeen umsdschbar ist»

29. Verfahren nach Ansprach 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zwsiie Flüssigkeit mit der Verdrängyngsflüssigkeife wn=
mischbar ist.

30. Verfahren nach einena der ^orangohenden Ansprüche_s dadurch gekennzeichnet, daß man sine Vielaahl von Kugeldiehfeiangsn

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wendet·

31. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsgeschwindigkeit der Tiäjerf lüssigkeit hinreichend groß ist zur Überwindung der auf die Kugeldichtung einwirkenden Auftriebskräfte.

32. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Bohrlochauskleidung mindestens eine Kugeldichtung einführt, die eine Größe besitzt, daß hiermit mindestens eine der Perforationen verschließbar ist, worauf man in die Bohrlochauskleidung eine erste Flüssigkeit injiziert, deren Dichte größer ist als diejenige der Kugeldichtung, und anschließend eine zweite Flüssigkeit in die Bohrlochauskleidung injiziert, deren Dichte geringer ist als diejenige der Kugeldichtung, während man anschließend eine Behandlungsflüssigkeit in die Bohrlochauskleidung oberhalb der zweiten Flüssigkeit injiziert zur Erzeugung eines Flüssigkeitsstromes durch die offenen Perforationen und Plazierung der Kugeldichtungen auf mindestens einer der Perforationen.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeldichtungen eine größere Dichte besitzen als die Hohlenwasserst-offe innerhalb der Formationen.

34. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man nacheinander die folgenden Schritte ausführt, nämlich:

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a) in die Bohrlochauskleidung eine erste Flüssigkeit einführt, die eine Dichte besitzt, die größer ist als diejenige der Kugeldichtungen,

b) in die Bohrlochauskleidung eine zweite Flüssigkeit zur Behandlung der Formation einführt, wobei die zweite Flüssigkeit Kugeldichtungen enthält, deren Dichte geringer ist als diejenige der zweiten Flüssigkeit,

c) in die Bohrlochauskleidung eine dritte Flüssigkeit einführt, deren Dichte geringer iat als diejenige der Kugeldichtungen,

d) in die Bohrlochauskleidung eine vierte Flüssigkeit einführt, zur Verdrängung der dritten Flüssigkeit innerhalb des Bohrloches und

e) in das Bohrloch eine zusätzliche Menge der ersten Flüssigkeit zur weiteren Behandlung der Formation einführt.

35. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kugeldichtungen in einer Flüssigkeit suspendiert, die eine Dichte besitzt, welche größer ist als diejenige der Kugeldichtungen, und diese Flüssigkeit unterhalb der Perforationen der Bohrlochauskleidungen einöringtj, worauf man eine Flüssigkeit mit einer Dichte, die größer ist als diejenige der Kugeldichtungen in die Formation mit einer solchen Geschwindigkeit

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injiziert, daß die Kugeldichtungen in der Flüssigkeit aufsteigen und zu den Perforationen getragen werden.

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