DE3508290C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln des Durchlässigkeitskoeffizienten poröser Formationen im Untergrund nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Es ist bekannt, im Rahmen der Exploration unterirdi­ scher poröser Formationen deren Durchlässigkeitskoef­ fizienten (bzw. deren Permeabilität) zu ermitteln. Dies ist beispielsweise bei beabsichtigter Förderung von Erdöl und/oder Erdgas erforderlich, um eine Abschätzung der Ergiebigkeit zu ermöglichen.

Aus dem Prospekt Atlas-Copco "Water" 1977, S. 19, ist es bekannt, in der Explorationsbohrung eine willkürli­ che Porendruckstörung zu erzeugen und im Bereich ande­ rer Bohrungen die dorthin übertragene Porendruckstörung zu messen. Bei diesem Verfahren müssen die letzteren Bohrungen jedoch eine Tiefe haben, die der Tiefe der Explorationsbohrung entspricht, wenn eine Information über den Durchlässigkeitskoeffizienten derjenigen For­ mation gewonnen werden soll, in welcher die Porendruck­ störung erzeugt wird.

Aus der DE-OS 38 03 694 ist es weiter bekannt, im Bereich einer einzelnen Bohrung Rückschlüsse auf den Durchlässigkeitskoeffizienten einer Formation zu zie­ hen, indem das freie Einschwinghalten des Porendrucks nach Aufheben einer gezielten Porendruckstörung beo­ bachtet wird. Dieses Verfahren ermöglicht jedoch keine Aussage über die Richtung möglicher lateraler Änderun­ gen des Durchlässigkeitskoeffizienten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbes­ sertes Verfahren zum Ermitteln des Durchlässigkeitsko­ effizienten (und dessen lateraler Variation unter An­ gabe der örtlichen Lage der Variation) poröser Forma­ tionen im Untergrund zu schaffen, ohne daß weitere die Tiefe der Explorationsbohrung erreichende Bohrungen erforderlich sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausge­ staltungen dieses Verfahrens an.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Schnittdarstellung des zu explorierenden Bereichs mit erster und zweiter Bohrung,

Fig. 2 eine Darstellung der radialen Verschiebung von Bodenpartikeln für verschiedene Bodenbe­ schaffenheiten zu verschiedenen Zeitpunkten,

Fig. 3 eine Darstellung der ermittelten Neigung über die Zeit für verschiedene Bodenbeschaffenhei­ ten, und

Fig. 4 eine Darstellung der Bodendruckstörungen in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen erster Bohrung und Meßgerät für zwei Durchlässig­ keitskoeffizienten jeweils zu verschiedenen Zeitpunkten.

Fig. 1 verdeutlicht in einer schematischen Schnittdar­ stellung den zu explorierenden Bereich, in den eine erste, tiefe Bohrung und eine zweite oberflächennahe Bohrung eingebracht sind.

Die erste Bohrung ist mit einer Erdölförderpumpe abge­ schlossen, während in die zweite Bohrung ein Bodende­ formationsmeßgerät, etwa ein Neigungsmesser eingebracht ist, wobei die durch das Ausbringen von Erdöl aus der ersten Bohrung verursachte Bodendeformation von dem Neigungsmesser über die Zeit ermittelt wird.

Fig. 2 verdeutlicht schematisch die horizontale Ver­ schiebung von Bodenpartikeln über die Tiefe zu ver­ schiedenen Zeitpunkten. Dabei geben die durchgezogenen und die gestrichelten Linien die Bodenverschiebungen für zwei verschiedene Bodenbeschaffenheiten wieder.

Fig. 3 zeigt die gemessene Neigung über die Zeit für Bodenbeschaffenheiten A, B, C und D bei einer Pumpdauer von 300 sek. Dabei ergibt sich für die Bodenbeschaffen­ heiten B, C und D während der Pumpdauer eine negative Neigung während für die Bodenbeschaffenheit A die nega­ tive Neigung zunächst zunimmt, sodann abnimmt und in eine positive Neigung übergeht. Zum Zeitpunkt des Endes des Pumpens ergeben sich entsprechend gespiegelte Zeit­ verläufe.

Fig. 4 schließlich zeigt eine Darstellung der Poren­ druckstörung an Orten mit zunehmendem Abstand von der ersten Bohrung für zwei Bodenbeschaffenheiten zu ver­ schiedenen Zeitpunkten. Es ergibt sich daraus, daß bei den gestrichelt dargestellen Kurvenverläufen, die der Bodenbeschaffenheit A von Fig. 3 entsprechen, die Po­ rendruckänderungen über die Zeit des Pumpens zunehmen, mit der Vergrößerung des Abstandes von der ersten Boh­ rung jedoch abnehmen. Die mit durchgezogenen Linien dargestellten Bodenbeschaffenheiten entsprechen den Bodenbeschaffenheiten B, C von Fig. 3. Die Porendruckänderungen treten hierbei im Vergleich zu Bodenbeschaffenheit A verzögert auf.

Die Meßergebnisse werden dabei nicht nur durch den Durchlässigkeitskoeffizienten der zu explorierenden Formation beeinflußt, sondern auch durch weitere Boden­ parameter. Über sie und ihre laterale Variation lassen sich jedoch mit Hilfe anderer Verfahren oft genauere Annahmen machen als über den Durchlässigkeitskoeffi­ zienten.

Zeichnerisch nicht dargestellt ist die bevorzugte An­ ordnung mit einer zentralen angeordneten ersten Bohrung und einer Mehrzahl von diese umgebenden zweiten Bohrun­ gen, in denen jeweils ein Bodendeformationsmeßgerät installiert ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist es möglich, die Meßergebnisse der verschiedenen, mit Abstand voneinander angeordneten Bodendeformationsmeß­ geräte miteinander zu vergleichen und damit die late­ rale Variation des Durchlässigkeitskoeffizienten der porösen Formation und/oder die geometrische Struktur der Formation zu ermitteln.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren ermöglicht es also, bei Vorhandensein lediglich einer bis in den Bereich der zu explorierenden Formation reichenden ersten Bohrung eine Aussage über den Durchlässigkeits­ koeffizienten und/oder die geometrische Struktur der diese erste Bohrung umgebenden Formation zu erhalten, da sich die durch Verändern des Porendrucks im Bereich der ersten Bohrung ergebende Bodendeformation auch in vertikaler Richtung auswirkt.

Bei dem hier vorgestellten Verfahren wird der Durchläs­ sigkeitskoeffizient anders als bei bekannten Verfahren nicht direkt aus der verursachten Porendruckstörung ermittelt, sondern aus der durch die Porendruckänderung verursachten Bodendeformation. Es wird also erstmalig vorgeschlagen, aus der durch die will­ kürliche Veränderung des Porendrucks in dem zu explo­ rierenden Bereich sich an entfernter Stelle ergebenden Bodendeformation den Durchlässigkeitskoeffizienten zu ermitteln. Dabei ist die sich im Bereich des Meßgerätes ergebende Deformation repräsentativ für den Bereich, in dem eine Porendruckänderung stattgefunden hat. Über die Zeitdauer der willkürlich ausgeübten Porendruckänderung kann daher auf die laterale Eindringtiefe des Verfah­ rens Einfluß genommen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei begründeter Annahme der lateralen Konstanz des Durchlässigkeitsko­ effizienten einer Formation dazu verwendet werden, aus den an mehreren Stellen beobachteten Bodendeformationen auf die geometrische Struktur der Formation zu schlie­ ßen. Auch hierbei können die Meßergebnisse mit errech­ neten oder empirisch ermittelten Vergleichskurven ver­ glichen werden.

Claims (6)

1. Verfahren zum Ermitteln des Durchlässigkeitskoeffi­ zienten poröser Formationen im Untergrund unter Ein­ bringen einer ersten Bohrung bis in die Tiefe der zu explorierenden Formation und Verändern des Porendrucks in der zu explorierenden Formation im Bereich der er­ sten Bohrung, gekennzeichnet durch

• - Installieren wenigstens eines Bodendeformationsmeß­ gerätes in wenigstens einer zweiten, oberflächennahen Bohrung, und
• - Messen der Deformation des Bodens am Ort des bzw. der Bodendeformationsmeßgeräte über die Zeit.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Porendruck durch Ausbringen von Porenflüssig­ keit oder Porengas aus der ersten Bohrung verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Porendruck durch Einbringen von Wasser oder eines anderen Fluids in die erste Bohrung verändert wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehen­ den Ansprüche, gekennzeichnet durch zyklisches Verän­ dern des Porendrucks.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen der Bodendefor­ mation ein Neigungsmesser verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen der Bodendeformation ein Dehnungsmeßgerät verwendet wird.