DE3915342A1

DE3915342A1 - Verfahren zum entfernen von flusshemmenden materialien aus bohrschaechten

Info

Publication number: DE3915342A1
Application number: DE3915342A
Authority: DE
Inventors: Charles J Korpics
Original assignee: Acme Resin Corp
Current assignee: Hexion Inc
Priority date: 1988-11-21
Filing date: 1989-05-10
Publication date: 1990-05-23
Also published as: NO894061D0; NO894061L; DK171719B1; GB2225046B; GB2225046A; DK244089A; MX165638B; NO177063C; CA1311116C; NO177063B; IE62845B1; IE891477L; US4848470A; DK244089D0; NL8902204A; GB8908969D0

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen von flußhemmendem Material aus einem Bohrschacht durch geologische Erdschichten, das mit einem teilchenförmigen, mit einem härtbaren Phenolharz überzogenen Material behandelt worden ist.

Geologische Formationen, die Ölbohrschächte, Gasbohrschächte, Wasserbrunnenschächte und andere ähnliche Bohrlöcher umgeben, werden häufig mit teilchenförmigem Material, z.B. Sand behan delt, der mit einem härtbaren Phenolharz überzogen worden ist. Es gibt verschiedene Behandlungsverfahren, diese können jedoch hydraulisches (Auf-)Brechen, Verdichtung mit Sand und eine abschließende Kiesabdichtung umfassen. Bei diesen Verfahren wird das beschichtete teilchenförmige Material in den Bohrschacht und in die das Bohrloch umgebenden geologi schen Erdschichten eingepreßt. Das härtbare Phenolharz, das auf dem teilchenförmigen Material haftet, wird unter der Erd oberfläche gehärtet, wobei das teilchenförmige Material anein ander haftet. Dabei entsteht ein durchlässiger Filter, der kleine Sandteilchen und anderes fein verteiltes Material da ran hindert, die Perforierungen im Fördergestänge zu blockie ren und die Pumpenanlage und andere hierbei benötigte Gerät schaften zu beschädigen.

Gelegentlich wird das harzbeschichtete Material im Übermaß in den Schacht hinuntergepumpt und füllt den Bohrschacht bis oberhalb der Perforierungen im Fördergestänge. Wenn das auf dem teilchenförmigen Material haftende Harz innerhalb des Bohrschachts aushärtet, bildet es eine verfestigte Masse, die den Flüssigkeitsstrom aus dem Schacht drastisch behindert. Wenn dies auftritt, ist es häufig notwendig, eine spezielle Bohrvorrichtung einzusetzen, die das verfestigte Material ent fernt, damit man eine zufriedenstellende Produktion aus dem Bohrschacht erhält. Ein solches Verfahren ist sowohl zeit raubend als auch teuer.

Wir haben nun gefunden, daß bestimmte Lösungsmittel das ver festigte Material aufbrechen und damit seine Entfernung aus dem Bohrschacht erlauben, ohne daß man zu den kostenaufwendi gen Bohrverfahren greifen müßte.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Entfernen von teilchen förmigem Material, das durch ein gehärtetes phenolisches Harz verklebt ist, aus einem Bohrschacht in einer geologischen Formation zur Verfügung gestellt. Dieses Verfahren umfaßt, daß man das zusammengebackene bzw. verklebte teilchenförmige Material für einen für das Aufbrechen des teilchenförmigen Materials ausreichenden Zeitraum mit einer Lösungsmittelzu sammensetzung in Kontakt bringt, die eine Flüssigkeit ent hält, welche aus der Gruppe N,N-Dimethylformamid, N-Methyl- 2-pyrrolidon und Mischungen davon ausgewählt ist. Das zer fallene Material wird dann aus dem Bohrschacht entfernt.

Wie bereits oben erwähnt, werden Schächte häufig mit teilchen förmigem Material behandelt, die mit einem härtbaren Phenol harz beschichtet sind. Die teilchenförmigen Materialien, die man hierfür verwendet, umfassen beispielsweise Sand, gesinter ten Bauxit, Zirkon und Glaskügelchen. Die härtbaren Phenol harze für die Beschichtung der teilchenförmigen Materialien sind Phenolformaldehyd-, Novolak- oder Resolharze. Wie in der Technik gut bekannt ist, können die Resolharze allein durch Hitze härten und fest werden. Auf der anderen Seite benötigen die Novolakharze die Anwesenheit eines Härters wie Hexamethylentetramin, um sie hitzehärtbar zu machen.

Wenn das harzüberzogene Material im Überschuß in den Schacht gepumpt wird, kann es das Bohrloch bis zu einer Höhe füllen, die oberhalb der Perforationen im Fördergestänge liegt. Dies ist in der Industrie unter dem englischen Ausdruck "screen out< bekannt. Wenn ein solcher "screenout" auftritt, wird die Fließgeschwindigkeit aus dem Schacht stark vermindert. Wenn die Harzbeschichtung auf dem teilchenförmigen Material noch nicht ausgehärtet ist, besteht manchmal die Möglichkeit, den Überschuß an Material aus dem Bohrschacht mit Hilfe eines Wasserstrahls zu entfernen. Wegen der höheren Temperatur im Schacht kann jedoch das auf dem teilchenförmigen Material haftende Harz härten. Beim Aushärtprozeß verbindet sich das auf einem Teilchen haftende Harz mit dem auf benachbarten Teilchen haftenden Harz und verbindet dabei das teilchen förmige Material zu einer den Fluß hemmenden, verfestigten Masse. Diese wird hier auch als durch ein Phenolharz verkleb tes bzw. zusammengebackenes Material bezeichnet. Wenn dies geschieht, ist es fast unmöglich, dieses den Fluß hemmende Material durch einen Wasserstrahl zu entfernen. Es ist dann notwendig geworden, auf kostenintensives Bohren zurückzugreifen, um den Bohrschacht zu öffnen.

Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung wird eine Lö sungsmittelzusammensetzung verwendet, um einen Teil des gehär teten Harzes aufzulösen, welches das teilchenförmige Material zusammenhält. Es wird ausreichend Harz aufgelöst, um den Zer fall der festen Masse zu bewirken. Das lose, teilchenförmige Material kann dann aus dem Schacht gepumpt werden. Die meisten der gebräuchlichen Lösungsmittel sind für diesen Zweck ungeeignet. Die vorliegende Erfindung basiert darauf, daß gefunden wurde, daß zwei Flüssigkeiten, N,N-Dimethylform amid und N-Methyl-2-pyrrolidon, in der Lage sind, die feste Masse aufzubrechen.

Die bei der Anwendung dieser Erfindung eingesetzten Lösungs mittelzusammensetzungen können die voranstehend erwähnten, unverdünnten Flüssigkeiten sein, oder die Flüssigkeiten können mit etwa 1 bis etwa 40 Volumen-% eines Verdünnungs mittels verdünnt sein. Verschiedene Verdünnungsmittel, ein schließlich Wasser, können für diesen Zweck verwendet werden.

Beim Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Lösungsmittelzusammensetzung in den Schacht gepumpt, um das durch das gehärtete Phenolharz verklebte Material damit in Kontakt zu bringen. Die Lösungsmittelzusammensetzung wird mit dem flußhemmenden Material ausreichend lange in Kontakt gehal ten, um eine Erweichung oder ein Aufbrechen dieses Materials zu bewirken und es fließfähig zu machen. Die Mischung aus Lösungsmittel und fließfähigem Material wird dann mit Hilfe von Wasser oder einer anderen verdrängenden Flüssigkeit ausge waschen.

Die Lösungsmittelzusammensetzungen, die bei der praktischen Ausführung dieser Erfindung eingesetzt werden, sind dann am wirksamsten, wenn sie bei Temperaturen von etwa 40°C bis etwa 150°C mit dem flußhemmenden Material in Kontakt gehalten werden. Solche Temperaturen liegen im allgemeinen in den geologischen Formationen vor, in denen diese Erfindung zur Anwendung gelangt. Für bestimmte Anwendungen kann es wünschenswert sein, die Lösungsmittelzusammensetzung zu erwär men, bevor sie in den Schacht gefüllt wird.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Es sollte klar sein, daß die Beispiele ausschließlich erläuternden Charakter besitzen und keinerlei Einschränkung der Erfindung darstellen. In den Beispielen sind alle Teile und Prozent sätze gewichtsbezogen, sofern nichts anderes angegeben ist.

BEISPIEL 1

Eine Aufschlämmung aus harzbeschichtetem Sand in 2%-iger wäßriger KCl-Lösung wurde in Polypropylen-Rohre gefüllt, diese wurden verschlossen und 24 Stunden lang auf 93°C er hitzt. Dies bewirkte, daß die Harzbeschichtung aushärtete, wobei die Sandpartikel verklebt wurden und einen Klumpen von etwa 0,64×5 cm bildeten. Der harzbeschichtete Sand war ACFRAC CR 20/40, ein Sand, der mit einem härtbaren Phenolharz beschichtet war, zu beziehen von Acme Resin Corporation, West chester, Illinois. Klumpen, die aus Sand bestanden, der mit dem mit dem gehärteten Harz beschichteten Sand verbacken war, wurden bei verschiedenen Temperaturen mit N-Methyl-2-pyrroli don in Kontakt gebracht, und die Zeit, nach der der Zerfall der Klumpen auftrat, wurde festgestellt. Die Experimente wurden unter Einsatz von mit verschiedenen Wassermengen ver dünntem N-Methyl-2-pyrrolidon wiederholt. Die in Tabelle I aufgelisteten Ergebnisse zeigen, daß N-Methyl-2- pyrrolidon auch dann in der Lage ist, die verklebten Sandteilchen zu trennen, wenn das Lösungsmittel mit Wasser verdünnt ist.

Tabelle I

Wirkung von N-Methyl-2-pyrrolidon (MPD) auf Sandpartikel, die mit einem Phenolharz verklebt sind

Beispiel 2

Das allgemeine Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt mit der Änderung, daß N,N-Dimethylformamid anstelle von N-Methyl 2-pyrrolidon verwendet wurde. Die in Tabelle II angegebenen Ergebnisse zeigen, daß dieses Lösungsmittel sowohl unverdünnt als auch mit Wasser verdünnt die verklebten Sandteilchen wirk sam trennt.

Tabelle II

Wirkung von N,N-Dimethylformamid (DMF) auf Sandpartikel, die mit einem Phenolharz verklebt sind

Es ist also offensichtlich, daß erfindungsgemäß ein Verfahren zum Entfernen von flußhemmendem Material aus einem Bohr schacht in einer geologischen Formation zur Verfügung ge stellt wird, das die oben gestellte Aufgabe löst, das genann te Ziel erreicht und vollständig die dargestellten Vorteile besitzt. Natürlich sind im Lichte der voranstehenden Beschrei bung für den Fachmann viele Abwandlungen, Äquivalente und Ab weichungen von den Beispielen, die im Zusammenhang mit spezi fischen Ausführungsformen der Erfindung angeführt wurden, naheliegend oder offensichtlich. Dementsprechend sind sinn gemäß im Rahmen der Erfindung bzw. der beigefügten Ansprüche alle derartigen Alternativen, Modifikationen und Abwandlungen enthalten.

Claims

1. Verfahren zum Entfernen von teilchenförmigem Mate rial, das durch ein gehärtetes Phenolharz zusammengeklebt ist, aus einem Bohrschacht in einer geologischen Formation, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
man bringt das teilchenförmige Material, das durch ein gehärtetes Phenolharz zusammengeklebt ist, für einen zur Trennung des teilchenförmigen Materials ausreichenden Zeit raum mit einer Lösungsmittelzusammensetzung in Kontakt, die eine Flüssigkeit enthält, welche aus der aus N,N-Dimethylform amid, N-Methyl-2-pyrrolidon und Mischungen hiervon bestehen den Gruppe ausgewählt ist, und
entfernt das losgelöste teilchenförmige Material aus dem Bohrschacht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungsmittelzusammensetzung etwa 1 bis etwa 40 Volumen-% eines Verdünnungsmittels enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdünnungsmittel Wasser ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das durch ein gehärtetes Phenolharz verklebte teilchen förmige Material bei einer Temperatur von etwa 40°C bis etwa 150°C mit der Lösungsmittelzusammensetzung in Kontakt gebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das teilchenförmige Material Sand ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das teilchenförmige Material gesinterter Bauxit ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Phenolharz ein Phenolformaldehydharz ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Phenolharz ein Resolharz ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Phenolharz ein Novolakharz ist, das mit Hexamethylentetramin gehärtet ist.