DE4233105A1 - Verfahren zum begrenzen eines nach unten gerichteten wachsens induzierter risse in einer unterirdischen formation - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Begrenzen des nach unten gerichteten Wachsens eines vertikalen Risses, wenn eine ein kohlenwasserstoffhaltiges Fluid enthaltende Formation oder ein derartiges Reservoir einer hydraulischen Rißbildung unterworfen wird.

Es wurden verschiedene Techniken entwickelt und angewandt, um die Förderung von Öl und Gas aus unterirdischen Formationen, die von Bohrlöchern durchdrungen sind, anzuregen. Eine allgemein benutzte Technik zum Anregen von fördernden Formationen, die aus relativ wenig durchlässigen Materialien bestehen, ist das Einpumpen eines rißbildenden Fluids unter einem solchen Druck und einer solchen Geschwindigkeit in die Formation, daß ein oder mehrere Risse hydraulisch erzeugt werden. Diese Risse werden durch fortgesetztes Pumpen ausgedehnt, und es wird ein Stützmittel, wie Sand, das mit dem rißbildenden Fluid transportiert wird, in den Rissen abgelagert. Das Stützmittel hält die Risse offen, nachdem der hydraulische Druck auf die Formation gelöst worden ist.

Eine andere allgemein übliche Technik zur Anregung der Förderung ist im Stand der Technik als Rißbildung durch Säure bekannt. Dieses Verfahren besteht aus dem Erzeugen und Ausdehnen eines oder mehrerer Risse, gefolgt von einem Auslaugen der Rißoberflächen mit Säure, so daß dann, wenn der hydraulische Druck auf die Formation gelöst wird, Strömungskanäle zurückbleiben, durch die das gewünschte, in der Formation enthaltene Fluid zu dem Bohrloch strömen kann.

Zwar sind die meisten Bohrlöcher in einer Zone mit bestmöglicher Öl- und/oder Gasförderung eingerichtet, jedoch war es bisher schwierig, einen erzeugten Riß oder erzeugte Risse an einer vertikalen Ausdehnung über und/oder unter die gewünschte Zone hinaus zu hindern. Dies führte oft dazu, daß sich die Risse in weniger gewünschte Zonen der Formation oder in benachbarte Formationen hinein erstrecken. Beispielsweise liegen Zonen, die in der Lage sind, eine übermäßige Menge an Wasser zu fördern, oft in der Nachbarschaft oder in großer Nähe von bevorzugten Förderzonen. Wenn Behandlungen zur Rißbildung durchgeführt werden, um die Förderung von Öl und/oder Gas aus den bevorzugten Zonen anzuregen, können sich die erzeugten Risse bis in wasserfördernde Zonen ausdehnen, mit dem Ergebnis, daß unerwünschtes Wasser zusammen mit dem gewünschten Öl und/oder Gas gefördert wird.

Eine Anzahl von Techniken wurde bereits vorgeschlagen, um das Wachsen von Rissen unter Kontrolle zu halten. Diese Techniken brachten unterschiedlichen Erfolg. Beispielsweise beschreibt die US-A-33 35 797 ein Verfahren zum Steuern der Richtung von Rissen, die während der hydraulischen Rißbildung erzeugt werden, wobei am Boden des Risses ein Stützmittel angeordnet wird, um während des Ausdehnens der Risse eine nachfolgende Rißbildung nach unten zu hemmen.

Die US-A-39 54 142 betrifft Verfahren zum Beschränken der Behandlung einer unterirdischen Formation, zum Beispiel der Behandlung mit Säure, auf eine gewünschte Zone innerhalb der Formation durch Steuern der Dichte verschiedener eingesetzter Fluide.

Die US-A-45 09 598 ist auf ein Verfahren zum Begrenzen des nach oben gerichteten Wachsens vertikaler Risse während einer hydraulischen Rißbildung gerichtet, wobei ein aufwärts­ strebendes anorganisches Ableitmittel in das rißbildende Fluid eingearbeitet wird.

Die US-A-45 15 214 befaßt sich mit einem Verfahren zum Steuern des vertikalen Wachsens von hydraulisch erzeugten Rissen, wobei zuerst die Rißgradienten der auf zureißenden Formation und benachbarter Formationen bestimmt werden. Auf der Basis der Rißgradienten wird die Dichte des rißbildenden Fluids bestimmt, das nötig ist, um ein Ausbreiten des Risses von der auf zureißenden Formation in benachbarte Formationen zu hemmen. Anschließend wird ein rißbildendes Fluid einer solchen Dichte eingesetzt, um die Rißbildung in der Formation herbeizuführen.

Die US-A-44 78 282 betrifft eine Technik zum Steuern des vertikalen Höhenwachstums von Rissen, wobei ein die Strömung blockierendes Material verwendet wird, das gegenüber dem Fluß des Fluids in die vertikalen Enden der Risse eine Barriere bildet.

In der US-A-48 87 670 ist ein Verfahren zum Steuern des Wachsens eines oder mehrerer vertikal orientierter Risse in einer unterirdischen Formation während einer Rißbildungsbehandlung beschrieben. Ein erstes Fluid mit einer bekannten Dichte und mit einem Gehalt an einem Fluid, das ein Stützmittel enthalten kann und eine bekannte Dichte aufweist, die von der Dichte des ersten Fluids verschieden ist, wird als nächstes in den Riß eingeführt, wobei das zweite Fluid selektiv das erste Fluid überholt oder unterläuft. Diese Fluidsteuerung veranlaßt das Stützmittel zu einem Abschirmen und Bremsen eines weiteren Wachsens des Risses nach oben oder unten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe ein Ausbreiten eines vertikalen Risses nach unten begrenzt wird, wobei ein Eindringen des Risses in eine darunterliegende Zone weiter auf ein Minimum gebracht wird.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch ein Verfahren zum Begrenzen eines nach unten gerichteten Wachsens eines oder mehrerer vertikal induzierter Risse in einer unterirdischen Formation während einer Rißbildungsbehandlung. Das Verfahren weist folgende Vorgänge auf:

• a) Einführen eines ersten rißbildenden Fluids in die genannte Formation und in mindestens einen darin gebildeten Riß, wobei dieses erste rißbildende Fluid eine bekannte Dichte aufweist und eine verzögert vernetzende Gelmasse mit internen Gelbrechern enthält, die ausreichen, in einem unteren Abschnitt des genannten Risses vorübergehend ein viskoses Gel zu bilden;
• b) Einführen eines zweiten rißbildenden Fluids in den Riß, das eine kleinere Dichte als jene des ersten rißbildenden Fluids aufweist und ferner ein Stützmittel enthält;
• c) Fortsetzen des Einführens des zweiten rißbildenden Fluids in den Riß, wodurch das erste rißbildende Fluid in einen unteren Abschnitt des Risses verdrängt wird, wobei das erste rißbildende Fluid ein hochviskoses Gel bildet; und
• d) schnelleres Brechen des ersten rißbildenden Fluids im Vergleich zu dem zweiten rißbildenden Fluid, welches das Stützmittel enthält, das den unteren Teil des Risses dazu bringt, sich zu schließen, während ein oberer Teil des Risses versteift wird, wodurch das Wachsen des Risses nach unten begrenzt wird, während ein Eindringen des Risses in eine darunterliegende Zone im wesentlichen auf ein Minimum gebracht wird.

Vorzugsweise ist das Stützmittel innerhalb des Risses im wesentlichen oberhalb einer Grenzfläche eingekeilt, die zwischen dem ersten und dem zweiten rißbildenden Fluid gebildet wurde.

Es ist erwünscht, daß die darunterliegende Zone eine Liegendwasserzone enthält.

Vorzugsweise wird das Stützmittel aus Siliciumdioxidmehl, Sand, öllöslichen Harzen, feuerfesten Materialien und Gemischen dieser Stoffe ausgewählt.

Nachfolgend wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. In ihnen zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung eines üblichen hydraulisch erzeugten Risses in einer Formation; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines Risses mit geschlossenem Boden, während ein Stützmittel in einem oberen Rißabschnitt suspendiert wird.

Um in unterirdischen, von Bohrlöchern durchdrungenen For­ mationen, insbesondere solchen, die aus relativ undurch­ lässigen und brüchigen Materialien bestehen, Behandlungen zur Anregung der Kohlenwasserstofförderung durchzuführen, wurde es übliche Praxis, in den besonders gewünschten Zonen solcher Formationen hydraulisch Risse zu induzieren und diese von den Bohrlöchern nach außen auszudehnen. Wenn die Risse ausgedehnt werden, wird darin ein Stützmittel, zum Beispiel Sand, verteilt, wodurch dann beim Lösen des hydraulischen Druckes von der Formation die Risse durch Stützung offengehalten werden und die in den Formationen enthaltenen Kohlen­ wasserstofffluide aus den Bohrlöchern freier abfließen können.

In den meisten Formationen sind die hydraulisch induzierten Risse vertikal orientiert, d. h. die Oberflächen der Risse liegen im wesentlichen in vertikalen Ebenen.

Die hydraulische Rißbildung einer unterirdischen Formation wird durch Einpumpen einer rißbildenden Flüssigkeit durch das Bohrloch in die zu brechende Formation mit einer solchen Geschwindigkeit und einem solchen Druck bewirkt, daß die auf die Formation ausgeübte hydraulische Kraft eine Teilung oder ein Brechen der Formation bewirkt. Diese hydraulische Kraft wird üblicherweise mittels Perforationen, die in dem Futter­ rohr des Bohrlochs und in der Formation ausgebildet wurden, auf die Formation an einer Stelle ausgeübt, die der produktivsten und gewünschten Zone benachbart ist. Eine Methode zur hydraulischen Rißbildung ist in der US-A-46 69 546 beschrieben. Ein üblicher hydraulisch erzeugter Riß ist in der Fig. 1 dargestellt. Wenn in der Zone einmal Risse gebildet worden sind, wird durch kontinuierliches Einpumpen von rißbildendem Fluid in die Risse deren Ausdehnung bewirkt. Zwar ist es erwünscht, daß die Risse vom Bohrloch nach außen durch die Förderzone der Formation ausgedehnt werden, jedoch ist es oft unerwünscht, die Risse nach unten weiterzuführen. Unglücklicherweise verursacht ein kontinuierliches Ausüben einer hydraulischen Kraft innerhalb vertikal orientierter Risse oft, daß sich die Risse sowohl nach unten als auch vom Bohrloch nach außen ausdehnen.

Wenn unter der gewünschten Förderzone unerwünschte Zonen liegen und während der Behandlung zur Rißbildung Risse bis in die benachbarten unerwünschten Zonen ausgedehnt werden, werden Fluide hieraus zusammen mit Fluiden aus der gewünschten Zone in das Bohrloch gefördert. Beispielsweise können übermäßige Wassermengen enthaltende Zonen in der Nachbarschaft von Öl- und/oder gasfördernden Zonen liegen. Deshalb ist die Anregung der Förderung von Wasser zusammen mit Öl und/oder Gas ein höchst unerwünschtes Ergebnis. In anderen Situationen kann das Wachsen von Rissen in wenig fördernde oder nichtfördernde Schichten unterhalb der Förderzone die Wirksamkeit der Behandlung zur Rißbildung im Sinne einer Anregung vermindern.

Die vorliegende Erfindung stellt Verfahren zum Steuern des Wachsens eines oder mehrerer vertikal orientierter Risse nach unten in unterirdischen Formationen während einer Rißbildungs­ behandlung zur Verfügung. Wenn das Wachsen eines Risses nach unten unerwünscht ist, kann das erfindungsgemäße Verfahren benutzt werden, um das Wachstum der Risse nach unten zu bremsen, während ein Wachstum der Risse nach außen und nach oben weiter ablaufen kann.

In Fig. 2 wird das erfindungsgemäße Verfahren, mit dem das Wachsen nach unten von einem oder mehreren vertikal orien­ tierten Rissen unter Kontrolle gehalten wird, schematisch erläutert. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, erstreckt sich ein vertikal orientierter Riß 20 in einer unterirdischen For­ mation 12 von einem die Formation 12 durchdringenden Bohr­ loch 10 nach außen. Das Bohrloch 10 weist Perforationen 18 auf und durchdringt die Förderzone 14. Die Perforationen 18 sind in Nachbarschaft und innerhalb der gewünschten Förderzone 14 der Formation 12 angeordnet.

Die Formation 12 ist nach unten durchgebrochen, und der Riß 20 wird anfänglich durch Hineindrücken eines Vorspülfluids (oft als "Prepad" bezeichnet) hoher Dichte und üblicherweise niedriger Viskosität in die Formation hydraulisch induziert. Das heißt, daß ein Vorspülfluid, wie Wasser, das die üblichen Additive, zum Beispiel reibungsvermindernde und den Fluid­ verlust kontrollierende Mittel, enthält, mittels der Perfo­ rationen 18 mit einer solchen Geschwindigkeit und einem solchen Druck in die Formation 12 eingepumpt wird, daß in der Förderzone 14 mindestens ein Riß 20 hydraulisch induziert wird.

Wie in Fig. 2 gezeigt wird, wird nach dem Hineindrücken eines Vorspülfluids ein erstes rißbildendes Fluid (das oft als "Pad" genannt wird) mit einer hohen Dichte, einer mäßigen bis hohen Viskosität und ohne ein darin suspendiertes Ableitmittel in den Riß eingespritzt. Ein großes Volumen des ersten rißbildenden Fluids, normalerweise etwa 5 bis 50% des Gesamtvolumens des eingespritzten Fluids, wird üblicherweise in den Riß 20 eingeführt. Das Vorspülfluid und das erste rißbildende Fluid können zur Erhöhung ihrer Dichte Beschwe­ rungsmittel, wie Calciumchlorid und Natriumchlorid, enthalten. Eine mäßige bis hohe Viskosität kann dem ersten rißbildenden Fluid durch viskositätserhöhende Mittel verliehen werden. Beispiele hierfür sind Guar und Guarderivate, wie Hydroxy­ propylguar, Cellulosederivate, wie Hydroxyethylcellulose, syn­ thetische Polymere, wie Polyacrylamid und andere Polymere, die alle unvernetzt oder vernetzt sein können.

Sobald eine ausreichende Menge des ersten rißbildenden Fluids in die Zone 14 eingebracht worden ist, wird ein zweites rißbildendes Fluid mit einer niedrigen Dichte über die Perforationen 18 in die Zone 14 der Formation eingeführt. Mit dem fortschreitenden Eindringen des Fluids mit niedriger Dichte in die Zone 14 verdrängt es das erste rißbildende Fluid mit höherer Dichte über den Riß 20 in den unteren, wasser­ enthaltenden Zwischenbereich 16 unterhalb der Zone 14. Das zweite rißbildende Fluid wird in die Zone 14 in einem Volumen von etwa 10% der gesamten eingesetzten Fluide eingeführt.

Im allgemeinen soll das zweite rißbildende Fluid eine Dichte aufweisen, die um mindestens 50 kg/m³ (0,5 pounds pro gallon) geringer ist als jene des ersten rißbildenden Fluids auf­ weisen. Wenn das zweite Fluid kontinuierlich in das kohlen­ wasserstoffhaltige Fluid, welches in der Zone 14 vorliegt, eingebracht wird, setzt man dem zweiten rißbildenden Fluid ein Stützmittel zu. Das erste rißbildende Fluid wird durch eine verzögerte Gelierung höherviskos und bildet dadurch in dem unteren Bereich 22 des Risses 20 einen Gelblock. Dadurch wird das Stützmittel von dem Zwischenbereich 16, dem wasser­ enthaltenden Teil der Zone 14, ferngehalten.

In dem ersten rißbildenden Fluid sind Gelbrecher in einer ausreichenden Menge enthalten, um zu bewirken, daß das erste rißbildende Fluid schneller bricht oder "schmilzt" als das mit dem Stützmittel beladene zweite rißbildende Fluid. Da das erste rißbildende Fluid schneller bricht als das zweite, bleibt das in dem zweiten rißbildenden Fluid enthaltene Stützmittel im oberen Teil 24 des Risses 20 und kann sich nicht in dessen unterem Teil 22 absetzen, weil sich der Riß wegen des rascheren Brechens des ersten rißbildenden Fluids schließt. Auf diese Weise wird das in dem zweiten rißbildenden Fluid enthaltene Stützmittel in dem Riß 20 im wesentlichen oberhalb der Grenzfläche 26 zwischen dem ersten und dem zweiten rißbildenden Fluid angeordnet. In dieser Lage kann sich das Stützmittel nicht bewegen, und der untere Abschnitt des Risses 20 bleibt geschlossen. So wirkt das Stützmittel, das sich oberhalb der Grenzfläche 26 zwischen den beiden rißbildenden Fluiden angesammelt hat, als Abschirmung und verhindert dadurch, daß weiteres zweites rißbildendes Fluid in den unteren Abschnitt 22 des Risses 20 vordringt und so das Stützmittel in den wasserenthaltenden Zwischenbereich 16 gelangt.

Da das zweite rißbildende Fluid nicht in den unteren Abschnitt 22 des Risses 20 vordringen kann, erstreckt sich der Riß 20 der Länge nach vom Bohrloch 10 weg, was zur weiteren Rißbildung führt, während ein Fortschreiten des Risses 20 nach unten in das Liegendwasser oder in die untere Zone 16 verhindert wird. Somit wird das Eindringen des Risses 20 in das Liegendwasser oder der unteren Zone 16 auf einem Minimum gehalten.

Es ist selbstverständlich, daß die Zusammensetzungen und die Viskositäten des ersten und des zweiten rißbildenden Fluids von der Art der Formation abhängt, in der Risse ausgebildet werden sollen.

Bevorzugte vernetzte gelierte wäßrige Lösungen, die im vorliegenden Zusammenhang benutzt werden können, enthalten ein Geliermittel und ein Vernetzungsmittel, die bei Temperaturen von etwa 49° C (120° F) und darüber aktiviert werden. Die Masse bildet ein hochviskoses vernetztes Gel, das bei Temperaturen bis zu etwa 177° C (350° F) während eines langen Zeitraums hochviskos bleibt. Solche vernetzten Gele sind in der US-A-42 10 206 beschrieben.

Im Rahmen der Erfindung geeignete Geliermittel sind beispielsweise wasserlösliche hydratisierbare Polysaccharide mit einem Molekulargewicht von mindestens etwa 100.000, vor­ zugsweise von mindestens etwa 200.000 bis etwa 300.000, sowie Derivate hiervon, ferner wasserlösliche synthetische Polymere, wie hochmolekulare Polyacrylamide, und wasserlösliche hydrati­ sierbare Polysaccharide, die mit Dialdehyden vernetzt wurden.

Beispiele für einsetzbare Dialdehyde sind Glyoxal, Malondi­ aldehyd, Bernsteinsäuredialdehyd und Glutaraldehyd.

Beispiele für geeignete hydratisierbare Polysaccharide sind Guar-Gummi, Johannisbrot-Gummi, Karaya-Gummi, Carboxymethyl­ cellulose, Hydroxyethylcellulose und Carboxymethylhydroxy­ ethylcellulose. Ein besonders geeignetes hydratisierbares Polysaccharid ist Hydroxyethylcellulose mit einer Ethylenoxid­ Polysaccharid ist Hydroxyethylcellulose mit einer Ethylenoxid- Substitution von etwa 1 bis etwa 10 Mol Ethylenoxid pro Anhydroglucose-Einheit. Eine bevorzugte Verbindung dieser Art ist Hydroxyethylcellulose mit einer Ethylenoxid-Substitution von 1,5 Mol Ethylenoxid pro Anhydroglucose-Einheit. Ein anderes bevorzugtes hydratisier-bares Polysaccharid, das bei Temperaturen unter etwa 38° C (100° F) verzögert wirksam ist, ist Hydroxyethylcellulose mit einer Ethylenoxid-Substitution von etwa 1,5 Mol pro Anhydroglucose-Einheit, vernetzt mit etwa 0,8 Gew.-teilen Glyoxal pro 100 Gew.-teilen Hydroxyethyl­ cellulose.

Beispiele für hochmolekulare wasserlösliche Polyacrylamide sind anionische Copolymere von Acrylamid und Natriumacrylat, anionische Random-Copolymere aus Polyacrylamid und einem wasserlöslichen, polyethylenisch ungesättigten Monomer sowie kationische Copolymere aus Acrylamid und einem quartären Aminacrylat mit einem Molekulargewicht von etwa 500.000 und darüber. Unter diesen Stoffen ist ein kationisches Gemisch aus Copolymeren von Acrylamid und einem quartären Aminacrylat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von etwa 1.000.000 bevorzugt.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten Massen werden ein oder mehrere der obengenannten Geliermittel in Wasser gegeben, und zwar in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 13 Gew. -teilen Geliermittel pro 100 Gew. -teile Wasser. Das als Vernetzungsmittel eingesetzte, durch eine entsprechende Temperatur aktivierte Hexamethoxymethylmelamin wird vorzugsweise mit der wäßrigen Lösung des Geliermittels in einer Menge von etwa 0,05 bis etwa 5 Gew.-teilen Vernetzungsmittel pro 100 Gew.-teilen Wasser kombiniert. Wenn das erhaltene Gemisch eine Temperatur von etwa 49° C (etwa 120° F) erreicht, reagiert das Hexamethoxymethylmelamin mit dem Geliermittel und bildet ein vernetztes, hochviskoses, halbfestes Gel.

Die Vernetzungsreaktion verläuft mit hoher Geschwindigkeit, wenn das wäßrige Gemisch in einem pH-Bereich von etwa 2 bis etwa 6 gehalten wird. Ein pH-Wert von etwa 4 bis etwa 5 ist bevorzugt. Um sicherzustellen, daß der gewünschte pH-Wert während eines Zeitraums beibehalten wird, der ausreicht, das Gemisch in die Formation einzuführen, kann ihm ein Puffer zugesetzt werden. Beispiele für geeignete Puffer sind Kaliumbiphthalat, Natriumbiphthalat, Natriumhydrogenfumarat und Natriumdihydrogencitrat. Davon ist Natriumbiphthalat bevorzugt und wird vorzugsweise mit dem genannten Gemisch in einer solchen Menge eingesetzt, daß etwa 0,05 bis etwa 2 Gew.­ teile Puffer pro 100 Gew. -teile Wasser vorliegen.

Ein Gemisch, das sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung für den Einsatz als rißbildendes Fluid in Formationen mit hoher Temperatur besonders gut eignet, enthält Wasser, ein kationisches Gemisch aus Copolymeren von Acrylamid und einem quartären Aminacrylat mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 1000000 in einer Menge von etwa 0,05 bis etwa 3 Gew.­ teile dieses Gemisches pro 100 Gew. -teile Wasser, Hydroxy­ ethylcellulose mit einer Ethylenoxid-Substitution von 1,5 Mol pro Anhydroglucose-Einheit in einer Menge von etwa 0,05 bis etwa 5 Gew. -teile pro 100 Gew. -teile Wasser, Hydroxyethyl­ cellulose mit einer Ethylenoxid-Substitution von etwa 1,5 Mol pro Anhydroglucose-Einheit, vernetzt mit etwa 0,8 Gew.-teilen Glyoxal pro 100 Gew. -teilen Hydroxyethylcellulose, in einer Menge von etwa 0,05 bis etwa 5 Gew. -teile pro 100 Gew.-teile Wasser sowie Hexamethoxymethylmelamin in einer Menge von etwa 0,05 bis etwa 0,5 Gew.-teilen pro 100 Gew.-teile Wasser. Obwohl diese Masse nach ihrer Herstellung bei Umgebungs­ temperaturen, wie sie normalerweise an der Erdoberfläche vorgefunden werden, eine gewisse Viskosität aufweist, wird die mit Glyoxal vernetzte Hydroxyethylcellulose-Komponente vor dem Erreichen einer Temperatur von etwa 38° C (etwa 100° F) nicht merklich hydratisiert. Ferner, wie oben erwähnt, beginnt das Vernetzungsmittel Hexamethoxymethylmelamin die Vernetzung des hydratisierten Gels nicht vor dem Erreichen einer Temperatur von mindestens etwa 49° C (120° F).

Es ist selbstverständlich, daß im Zusammenhang mit den erfindungsgemäß eingesetzten Gemischen verschiedene interne Brecher verwendet werden können, um das gebildete hochviskose vernetzte Gel wieder in ein Fluid mit einer niedrigen Viskosität umzuwandeln. Beispielsweise kann dem Gemisch bei seiner Herstellung ein Oxidationsmittel oder ein Enzym, das in der Lage ist, glucosidische Bindungen zu hydrolysieren, als interner Brecher zugesetzt werden. Beispiele für geeignete Enzyme sind Alpha- und Betaamylasen, Amyloglucosidase, Oligo­ glucosidase, Invertase, Multase, Cellulase und Hemicellulase. Beispiele für geeignete Oxidationsmittel sind Ammonium­ persulfat, Kaliumdichromat und Kaliumpermanganat.

Für den Einsatz der erfindungsgemäß eingesetzten Gemische zur Behandlung unterirdischer Formationen mit hohen Temperaturen werden die Gemische an der Erdoberfläche so hergestellt, daß zuerst das oder die Geliermittel, der interne Brecher und andere Komponenten mit Wasser gemischt werden. Das Vernetzungsmittel Hexamethoxymethylmelamin wird vorzugsweise zuletzt in die wäßrige Lösung eingebracht. Das erhaltene gelbildende Gemisch wird dann in die zu behandelnde Formation eingeführt. Beim Erreichen der Formation bewirkt diese ein Erhitzen des Gemisches, wodurch das gewünschte hochviskose, vernetzte, halbfeste Gel gebildet wird.

Das Stützmittel, das in dem zweiten rißbildenden Fluid suspendiert wird, kann irgendein Material aus festen Teilchen sein, das den Riß in seinem oberen Abschnitt abstützt, sobald der Druck auf die Formation gelöst worden ist. Bevorzugte Stützmittel für den Einsatz im Rahmen der Erfindung sind beispielsweise Sand, Siliciumdioxidmehl, öllösliche Harze und Gemische dieser Stoffe. Das am meisten bevorzugte Stützmittel, mit dem das Wachsen der Risse nach unten gebremst wird, ist ein Gemisch aus Sand mit einer Korngröße von etwa 0,088 bis 0,199 mm (70 bis 170 US-mesh) und Siliciumdioxidmehl mit einer Korngröße von etwa 0,074 mm (200 US-mesh) oder weniger. In Formationen, in denen hohe Temperaturen anzutreffen sind, können feuerfeste Stützmittel aus Siliciumcarbid oder Siliciumnitrid eingesetzt werden. Stützmittel, die aus Sand, Siliciumdioxidmehl und öllöslichen Harzen bestehen, sind in der US-A-48 87 670 beschrieben.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abstützen eines Risses in einer Formation mit hoher Temperatur wird das Gemisch, in dem das Stützmittel suspendiert ist, nach seiner Herstellung eingeführt, zum Beispiel durch Einpumpen in die Formation und in einen oder mehrere darin vorhandenen Risse. Dabei wird das Gemisch erhitzt, das darin enthaltene Gelmittel hydratisiert und das entstehende hydratisierte Gel vernetzt. Das in dem Riß oder in den Rissen gebildete hochviskose, halbfeste Gel hält das Stützmittel in gleichmäßiger Suspension. Als Folge davon werden der Riß oder die Risse gleichmäßig offengehalten, wenn sie sich im Bereich des Stützmittels zu schließen versuchen. Das vernetzte Gel wird dann dazu gebracht, zu brechen oder sich in ein niedrigerviskoses Fluid umzuwandeln, so daß es aus der Formation entfernt wird, ohne das in dem Riß oder in den Rissen verteilte Stützmittel zu beeinträchtigen.

Claims (4)

1. Verfahren zum Begrenzen eines nach unten gerichteten Wachsens eines oder mehrerer vertikal induzierter Risse in einer unterirdischen Formation während einer Rißbildungs­ behandlung, gekennzeichnet durch die folgenden Vorgänge:

• a) Einführen eines ersten rißbildenden Fluids in die genannte Formation und in mindestens einen darin gebildeten Riß, wobei dieses erste rißbildende Fluid eine bekannte Dichte aufweist und ein verzögert vernetzendes Gelgemisch mit internen Gelbrechern enthält und in seinen Eigenschaften ausreichend ist, in einem unteren Bereich des Risses vorübergehend ein viskoses Gel zu bilden;
• b) Einführen eines zweiten rißbildenden Fluids mit einer geringeren Dichte als jener des ersten rißbildenden Fluids in den Riß, wobei das zweite rißbildende Fluid ein Stützmittel enthält;
• c) Fortsetzen des Einführens des zweiten rißbildenden Fluids in den Riß, wodurch das erste rißbildende Fluid in einen unteren Bereich des Risses verdrängt wird und wobei das erste rißbildende Fluid ein hochviskoses Gel bildet; und
• d) schnelleres Brechen des ersten rißbildenden Fluids im Vergleich zum zweiten rißbildenden Fluid, welches das Stützmittel enthält, das den unteren Teil des Risses dazu bringt, sich zu schließen, während es einen oberen Teil des Risses stützt, wodurch das Wachstum des Risses nach unten begrenzt und ein Eindringen des Risses in eine darunterliegende Zone auf ein Minimum reduziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützmittel innerhalb des Risses im wesentlichen über einer Grenzfläche festgehalten wird, die zwischen dem ersten und dem zweiten rißbildenden Fluid gebildet wurde.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es in einer Formation angewandt wird, in der sich unter dem Riß eine Zone mit Liegendwasser befindet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Stützmittel Siliciumdioxidmehl, Sand, öllösliche Harze, feuerfeste Materialien oder ein Gemisch aus solchen Stoffen eingesetzt wird.